1 大型水切割机

1.1 切割机工作原理

大型水切割机，就是通过对于普通的水进行加压，同时通过小孔喷射的方式，实现对于软基物质的切割与表面的清洁。在切割的时候，如果在喷出的水中增加磨料，就可以实现对于任何材料的切割，添加了磨料的喷射水也被称之为水刀。

1.2 悬臂式数控水切割机

这种大型的水切割机是切割机中的一个重要平面切割设备。如我公司的 FLOW 水切割机均是悬臂式数控水切割机。在切割的过程中，要求悬臂式数控水切割机具有较高的切割精度，同时要要保证切割可靠性，在操作上也要尽可能的人性化。在数控水切割机中，主要由数控机床以及增压系统两部分组成。其中数控机床主要是用来实现对于物体的平面定位，保证增压系统水刀切割的准确性。在数控机床以及增压系统的联系中，主要应用联调信号进行通信。

2 机械故障诊断方法

2.1 机械故障诊断主要目的

机械设备的故障诊断，主要就是对于设备的工作状态进行诊断的过程，以保证设备正常运行，减少异常状态出现为主要目的。并且要在故障发生之前进行预判，找到故障引发点，就是的进行调控与处理，减少故障发生的几率。

2.2 设备故障主要特点

在机械设备的故障诊断过程中，由于故障的发生具有一定的随机性以及破坏性，表现出了空间的不稳定性，但是也在一定程度上有序可寻，可以在一定程度上找到故障出现的规律。故障的存在会给机械设备造成严重的伤害，很多时候，会导致机械设备出现严重的问题，影响设备的正常运行。其主要的特点如下：

2.2.1 不均匀性、差异性。机械设备的故障在时间以及空间上具有很大的不均匀性，很多设备由于零件的老化、人为的因素都会出现故障问题，由于故障出现原因的多变性，也就导致了故障存在严重的差异性。

2.2.2 多样性。机械设备的故障，由于机械在制作时候，零件以及制备过程都存在着差异，所以导致故障出现原因的多样性，而且在同一部分出现故障的时候，很可能是由于不同原因造成的，其故障处理方式也就呈现出了多变性。

2.2.3 随机性。故障的出现，并不能保证其出现区域以及方式每次都一样，相同设备在相同时间很可能出现不同的故障，不同设备在不同时间也可能会出现相同的故障，由于设备之间在结构上的不确定性，也就导致机械设备故障存在严重的随机性。

3 本地故障诊断系统总体设计

3.1 增压系统故障诊断方案设计。

增压系统故障诊断采用基于PLC 信息的故障诊断方法，PLC 的主要任务是负责处理从传感器采集来的现场电气设备的模拟量、数字量、开关量、经特定算法做出报警并诊断。然而仅仅用 PLC，存在故障提示信息不够详细，人机界面不够友好，诊断系统灵活性不足的缺点。而工业计算机具有丰富的软硬件资源，具有强大的数据处理和图形显示功能。因此可以采用具有多 COM 口的工业计算机作为上位机，PLC 作为下位机系统结构的故障诊断模块，由 PLC 和上位机共同协作完成故障诊断。实现过程为：在增压系统中选择监测点，由传感器采集故障信息，并用 PLC 完成对信息的诊断，判断出是否有故障，综合所采集到的数据以及水刀领域的知识，再结合水刀维修人员和专家的经验，最终分析得出故障的原因，并提出解决故障的对策。

3.2 传感器在信号采集中的作用。

传感器处于自动检测与控制系统之首，是感知、获取与检测信息的窗口；同时传感器也处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程要获取的信息，都要通过它转换为容易传输与处理的信号。

3.3 增压系统故诊断过程。

增压系统故障诊断系统的研究大概分为两个阶段进行。首先，在实验室内，选择测试故障所需要的器件，做一些仿真实验，调试程序。其次，将调试好的程序在增压系统上进行故障诊断实验，检验程序的可靠性和准确性。最终通过验收，再准备下一阶段的研究工作。

3.4 增压系统故障诊断硬件组成。

增压系统故障诊断系统由增压器、进水压力传感器、增压器进水压力传感器、邮箱温度传感器、换向传感器、热继电器、电压传感器、压力变送器、PLC、笔记本电脑等构成。

3.5  PLC 故障诊断流程分析。

增压系统是一种安全性能要求相当高的设备，为保证其安全可靠地运行，系统安装多个压力继电器提供增压系统报警信号，由于增压系统分为水路和油路，所以必须在水路和油路上分别安装压力继电器以保证其顺畅运行。水路和油路分别装有水压表和油压表监测水压和油压的状态。

3.5.1 水路的报警信号被称为水压报警信号，水路的压力继电器安装在增压器(增压缸)的低压水入口处，一旦出现进水堵塞的情况，水路压力继电器动作，发出水压报警信号，同时该报警信号也输入到系统 PLC 的输入端。

3.5.2 油路的压力继电器安装在柱塞油泵的出口，一旦油泵出口压力出现异常，压力继电器动作，同时该动作信号输入到增压系统PLC 输入端，PLC 接收到报警信号后立即关闭系统，以防止设备出现损坏。

3.6 数控机床故障诊断方案。数控机床故障分为两部分数控系统故障和驱动故障。本文以悬臂式数控水切割为研究对象，如我公司的 FLOW 水切割机就属于悬臂式数控水切割机。数控系统工作中一遇到故障就可以在其人机界面中显示出来。驱动故障即各进给轴伺服驱动故障，可由电机的警报显示数据判断出报警内容。

4 结论

大型水切割机在现阶段的应用广泛，但是在水切割机系统中依旧存在着一些本地的故障，影响着水切割机的还是使用效果，并且在切割的时候，一旦出现故障，不能只进行片面的分析，要尽可能的对于水切割机进行全面的检查，确定出现问题的故障点是一个还是多个，同时故障的处理方法也并不是一成不变的额，可以按照具体的需求进行具体的分析，尽可能在故障发生后，结合在工作中获取的工作经验，对于故障进行有效地解决。同时对于故障出现原因以及解决方式进行仔细记录，以保证可以给以后的工作提供宝贵的故障处理经验。减少水切割机在使用中的故障处理时间.