机电一体化控制系统的可靠性分析

乔鹏伟

摘    要：本文从硬件和软件故障两个方面分析了数控集成系统的稳定性。机电一体化工程的综合设计可用于避免硬件设备的故障：逻辑故障原因;工具、软件故障原因和瞬态外部干扰故障原因。在综合考虑系统基本结构的基础上，对服务控制系统的故障原因进行了综合分析。

关键词：机电一体化系统;故障

1  前言

机电一体化系统是一种自动化程度高、结构复杂的先进生产设备。机电一体化设备在生产中往往处于非常重要的地位。它既可以作为加工各种精密复杂零件的加工机床，也可以在加工过程中使生产设备始终处于某一种特定的工作状态。如果出现故障，可能会造成相当大的经济损失。因此，提高系统的稳定性，防止故障的发生在生产过程中具有重要意义。

2  控制系统的可靠性描述

所谓控制系统的可靠性，是指产品或系统在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的能力，它包括以下四项内容。

2.1  规定的条件

这些条件包括运输条件、存储条件（例如负载，温度，压力，湿度，辐射，振动等）。此外，使用方法、维护方法和操作员的技能水平对设备的可靠性也有很大影响。

2.2  产品

可靠性研究的目标产品可以是一个零件，一件设备，也可以是由多个零件或设备组成的系统。

2.3  规定的功能

产品的可靠性与指定的功能是分不开的。完成规定功能的功能是持续保持产品的工作能力，使技术指标达到规定值。如果产品不能完成指定的功能，则称为故障。对于可修复的产品，此类故障也称为故障。各种特定的机电一体化系统，由于其运行状态的不同，运行条件也不同，对可靠性的要求也不尽相同。

2.4  规定的时间

可靠性是有时间限制的。该产品只能在一定时间内达到目标可靠性。指定时间的长度不同，产品的可靠性也不同。

3  控制系统的故障类型

3.1  硬件逻辑故障

机电一体化控制系统无论多么复杂，都可以将其结构划分为一些基本逻辑单元，这些基本逻辑单元可以归纳为两类：组合逻辑电路和顺序逻辑电路。机电一体化控制系统的硬件逻辑故障是指系统中一个或多个逻辑变量与其设计特定值之间的偏差，也就是说，无法给出正常的输出响应。

3.1.1  永久性故障

不可恢复故障的原因是很难从故障中完全恢复，也称为硬故障。永久性故障的特征是电路对输入的信息给出错误的响应，并且其故障症状是重复的。无论是组合逻辑电路还是顺序逻辑电路，都可以通过端到端观察或检测故障信号。

3.1.2  间发性故障

间发性故障是指由定时偏差、外部电气噪声和较小的工作边界值引起的故障，在偶发故障后很少再次发生。由于其随机性和偶然性，很难对其进行分析和诊断，因此也称为软故障。一种由于元件本身或电路的容限过低（例如时间要求太严格、抗干扰容限太小、元件的性能不能满足设计要求等）引起的电路不稳定，以及逻辑电路传输延迟带来的风险。主要存在于异步时序电路中。

当各种信号发生明显变化时，由于传输时间的延迟而导致的瞬时测量误差，造成明显的缺陷，过热、内部或外部电源短路、两个或多个内部结构控制电路彼此相互作用。由于相互作用，导致了瞬态响应或间歇性时间故障的原因。由于这些故障会产生明显的缺陷和其他重要因素，因此难以识别和正确纠正。

3.1.3  边缘性故障

边缘失效是由于构件时效时间的延长而引起的边值缓慢变化或微小变化引起的失效。一般是由于构件的老化或先决条件的明显变化引起的。因此，没有相对固定的基本逻辑值也称为未确定的边缘问题或波动的故障。

3.2  软件故障

软件故障与硬件故障具有完全不同的特征。通常，机电一体化控制系统软件主要包含两个主要部分，即系统软件和应用程序软件，无论是系统软件还是应用程序软件，本质上是一种工具，它将离散输入集转换为离散输出集，该离散集由一系列编码语句组成。

机电一体化控制系统的系统软件故障，往往是由设计错误引起的。在软件设计阶段，由于对系统功能认识不足，没有从算法、定义等方面考虑设计目标，也没有考虑模块之间的连接错误。一旦这些错误存在，它们就不会消失。在某些操作环境中，可能会发生此设计错误。由于软件故障的固有特性，从一开始就要求进行软件设计。

机电一体化控制系统的应用软件与控制系统本身的特定任务和控制对象密切相关。应用程序软件和系统软件之间的区别在于，系统软件由系统软件设计人员在系统设计的初始阶段完成，而应用程序软件则在系统设计的初始阶段完成。系统的一部分由现场程序员根据特定的控制进行控制。任务是编写并输入字段。当前有三种输入这些应用程序的方法：

第一种是用带状图片描述光电阅读器。

第二种是人机交互操作或手动数据态势图片描述。

第三种是由中间计算机技术信号传输或通过通信网络重新生成的自动化计算机编程系统实现。

应用软件错误主要指编写格式、语法或程序结构上的错误。这些错误通常是由人为因素引起的，即在编程或输入过程中引起错误的人为错误。

3.3  干扰故障

常见的干扰影响故障的原因是在点击各种信号、数据传输和连续输出的过程中，一些与信号表示关系不确定、有害和电气变化没有被识别出来。随机产生危险的机电变化导致数据条件数据的传输值，并且控制输出瞬时变化和增加。整个系统或部分设备的计算错误、异常情况都可能导致故障。他的表达形式是随机的，存在形式通常是电瞬变脉冲。

例如设备损坏，或采用传统方法提高任何内容数控综合服务控制软件系统的可靠性。但是，当系统最终将出现故障时，如何检测故障，确定故障原因并准确定位故障点，这是非常重要的。随着科学技术的发展，采用故障诊断技术以确保系统的可靠运行非常重要。

4  结语

随着机电一体化技术的普及应用，其方便性越来越受到大家的正视。系统在生产中往往占有重要地位。突然出现的系统障碍，会导致产品的生产过程中损失巨大。因此，对影响电气一体化施工系统稳定性的主要原因进行了详细的研究和分析。持续有效的采纳也可以提高系统的稳定性，这对于人们的生活和生产具有重要的价值。

参考文献 ：

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[2] 汪胜陆.机械产品可靠性设计方法及其发展趋势的探讨[J].机械设计，2007（5）.