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1引言

目前我國有180余家卷煙廠，它們大多 數(shù)使用了國外八十年代中期和九十年代初的 進口卷煙設備,這些設備具有較高的自動化 程度和機電一俺化技術.然而，在實際使用中 發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代卷煙&備雖然采用了先進技術，但 在我國使用的效率并不高。究其原因，除操作 維修人員素質(zhì)及管理水平等因素的影響外， 主要是設備故障發(fā)生率較高以及排除故障時 間較長等原故，尤其是當代卷煙設備，集機 城、電子、氣動、液壓等技術于一體，當它發(fā)生 故障時，往往很難在短時間內(nèi)憑其個人經(jīng)驗 或簡單儀器査找出故障源，這必然導致排除 故障時間延裕，降低了設備有效作業(yè)率。卷煙包裝機是從意大利某公司引進的具有八十年代中期國際先進水平 的卷煙設備，它是l種從結構到功能都十分 復雜的大型設備，有上萬個零部件，系統(tǒng)各部 分在結構上相互聯(lián)系，在功能上相互作用，在 故障上相互傳遞,致使某局部微小的變化都 將會導致系統(tǒng)故障而且這種故障的發(fā)生、發(fā) 展及傳播都十分復雜，對其診斷也是很困應、 的,特別對一些不具備豐富維修經(jīng)驗的人員 來說，往往是束手無策。為幫飢維修人員能在實際生產(chǎn)中及時診斷和排除故障，我們進行了包裝機故障智能診斷系統(tǒng) 的研究,該系統(tǒng)以計算機為核心，以傳感器和 接口電路為基礎，綜合利用各專家知識和經(jīng) 驗，采用數(shù)據(jù)與知識相結合的智能診斷方法 對包裝機故障進行診斷。

2系統(tǒng)硬件結構

包裝機故障智能診斷專 家系統(tǒng)硬件由下位機和上位機兩級CPU構 成，下位機以8031單片機為核心，上位機為 80386工業(yè)控制計算機，其結構框圖如圖1 所示，它可分為傳感器子系統(tǒng).信號釆集處理 子系統(tǒng)，典型故障報警子系藐,計算機子系統(tǒng) 等部分•

傳感器子系統(tǒng)是包裝機與智能故 障診斷專家系統(tǒng)的接口 .它由多個傳惑器組 成，實現(xiàn)對包裝機運行狀態(tài)信號的檢測與轉(zhuǎn) 換，它是智能診斷系統(tǒng)獲取設備狀態(tài)信號的 主要裝置。它本身工作的可靠性和所提供的 狀態(tài)信息正確與否，關系到診斷系統(tǒng)對故障 診斷結果的準確性與可靠性.因此，在設計恃 感器子系統(tǒng)時，首先應該考慮盡可能全面地 獲取反映包裝機實際運行狀態(tài)的特 征信號;其次使傳感器子系統(tǒng)具有較高的可
靠性.確保對設備運行狀態(tài)信號的轉(zhuǎn)換不失 真;另外還需考慮信號檢測和傳感器安裝的 難易程度。由于60脆包裝機機電一體化程度 校高，自身已裝有一些傳感器.設計時可充分 利用其自身已有傳感器所檢測的設備運行信 號，同時根據(jù)實際需要，増設了 一些傳感器, 以便獲取其自身不能檢測而智能診斷專家系 統(tǒng)所必須的狀態(tài)信號，以確保診斷專家系統(tǒng) 能獲取足夠的反映包裝機故 障特征的信息

入通道是對其信號進行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)的讀取和處理，并根據(jù)處理的結果，把一些典換’對數(shù)字式或開關式傳感器，輸入通道是對 其信號進行整形、隔離和抗干擾。8031單片 機在外圍電路配合下，完成對輸入通道數(shù)據(jù)
型故障送到輸出通道進行聲光報警。輸出通 道將6031送出的典型故矇信號進行隔離和功率放大.驅(qū)動聲光報警器。串行通訊接口將8031串行通道輸出的信號進行電平轉(zhuǎn)換,，使 其滿足串行通訊要求，與STD電平相匹配， 保證其可靠通訊。

典型故障指示報警子系統(tǒng)是對包 裝機十余種典型故障進行聲光報警指示。，硬 件上主要由蜂鳴器和24V指示燈，固態(tài)繼電 器等組成，通過不同指示燈表示不同類型故 障,通過蜂鳴器以聲音信號提醒操作者應該 釆取的相應措施。

計算機子系統(tǒng)是智能故障診斷專家系統(tǒng) 的核心，它既要完成對設備狀態(tài)信號的分析、 處理,又要對專家知識進行存儲，完成對設備 故障進行推理、診斷、解釋等工作•在破件上 以80386 CFU為主機，配有4兆內(nèi)存，一個 軟盤驅(qū)動器和100兆硬盤以及健盤、打印機 和顯示器。其中健盤和顯示器是人機接口不 可缺少的硬件設備.可通過對鍵盤的操作實現(xiàn)人機對話,將專家知識輸入到系統(tǒng),或?qū)⒃\ 斷結果及其解釋和對故雎處理的方法由 CRT進行顯示或由打印機進行打印輸出.

3系統(tǒng)軟件結構

包裝機故障診斷專家 系統(tǒng)的軟件結構如圖3所示，它由數(shù)據(jù)采樣 模塊、集成知識庫、故障診斷模塊和故障分析 與處理模塊構成.

數(shù)據(jù)釆集處理模塊在下位機硬件的配合 下首先，以包裝機為診斷目標進行診 斷信號的選擇和設置，并對相應的狀態(tài)信號進行采樣、數(shù)字濾波和分析運算，從中提取特 證信息，一方面將處理的信息數(shù)值傳輸給上 位枷進行故障診斷，另一方面若該特征信息 包含典型故障信號則將它同時輸岀到典型故障監(jiān)測報警子系統(tǒng)，給予指示報警.

集成知識庫是診斷專家系統(tǒng)的重要組成 部分，它由靜態(tài)知識庫、動態(tài)知識岸和元知識 庫組成.靜態(tài)知識庫存放由領域?qū)＜覍υO備 故障進行總結、歸類而獲得的故障知識1動悉 知識岸一方面包含包裝機運行狀態(tài)特征數(shù)據(jù)，另一方面接收知識診斷系統(tǒng)在診 斷過程中由專家從人機接口輸入診斷知識 （專家干預知識）】元知識庫存放控制推理的 策略知識，用于控制推理機工作方式J動態(tài)黑 板用于記錄故障推理診斷的中間結果和診斷