基于pc机的数控系统可靠性设计

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1、机机电工程技术电工程技术2009年第38卷第12期经验交流基于PC机的数控系统可靠性设计黎川林，林勇（广东岭南职业技术学院，广东广州510663）摘要：针对基于PC机的数控系统工作要求，为了实现其无故障工作设计指标，满足机床对数控系统的可靠性质量要求，根据系统各组成部分的性能指标和特点，提出了能够解决数控系统质量要求的方案和途径，对相似数控系统的可靠性设计有实际应用的参考价值。关键词：可靠性；数控系统；MTBF中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009－9492(2009)12－0099－031引言20000h。（2）系统可靠性预测方法可靠性设

2、计是总体工程设计的组成部分之一，是一项基于PC机数控系统的单元硬件组成主要由以下几部与整机其他性能综合考虑的一系列分析与设计工作，是通分构成：主板、液晶显示板、工控机、MCP键盘板及其与过系统的具体电路设计、工艺设计与结构设计来实现的，［1］之配套的工业电源、机械结构等。单元硬件可靠性模型属而设计为产品的可靠性奠定了基础，使产品在寿命期内于串联系统，其中的某个电气部件、单元、器件损坏或失符合规定的可靠性要求。效，整机系统就失去正常控制工作能力。由于元器件失效2产品可靠性设计准则分布形式为指数形式，采用失效率代数和的方法求产品平为实现基于PC机的数控系统可靠

3、性，对其设计提出均无故障工作时间MTBF［2］：以下要求。MTBF＝1／（（1＋δ）Σnλ）首先是在满足技术要求的情况下，采用简化设计方式中：n为数控系统中元器件的个数；λ为器件的现案，尽量减少元器件的品种、数量和零部件的数量。场失效率；Σnλ为各种元器件及工艺失效率的代数和；δ其次，基于PC机的数控结构单元设计，尽量采用标为补偿系数，取值为0．05～0．2之间。准化、模块化、规范化、通用化的设计方案。设计中贯彻（3）系统可靠性预测依据标准化的要求，尽可能采用标准的和互换性好的通用元器数控系统中各元器件所采用的现场失效率均为国内外件、零部件。相应厂家提供的

4、对应产品的统计数据。另外，设计时要充分考虑生产的工艺性、操作性、功（4）数控系统单元主板的可靠性预测能测试（试验）、包装、贮存、运输、维修等各种环境对主板各元器件可靠性参数的统计如表1所示。数控单元的影响；关键子系统应具备自测试能力，并配备主板平均无故障工作时间计算：报警、显示信号装置；系统能满足在预期的极限环境下工－6－6Σnλ＝（3．85＋5．02＋10．887）×（10）＝19．757×（10）作，并满足规定的技术要求，当环境温度接近承受极限－6MTBF＝1／［（1＋0．05）×19．757×（10）］＝48205h时，电子元件的零漂不会超过规定的范

5、围。（5）数控系统单元MCP键盘板的可靠性预测3系统可靠性预测键盘板各元器件可靠性参数的统计如表2所示。通过对系统的可靠性进行正确的预测，判断出提高系键盘板平均无故障工作时间计算：统可靠性的途径，有的放矢地采取提高整机可靠性的措Σnλ＝5．753×－6）（10施，可极大改善数控系统质量，提高可靠性指标。MTBF＝1／［（1＋0．05）×5．753×（10－6）］＝165545h（1）基于PC机数控系统的可靠性指标（6）液晶显示板的可靠性预测根据项目要求，系统单元硬件的MTBF设计最大值为按照国外生产公司提供的可靠性数据，系统采用的液收稿日期：2009－09

6、－0299经验交流机机电工程技术电工程技术2009年第38卷第12期411表1主板各器件参数＝ΣMSi＝1Mi名称nλ－6）－6）百分比数（10nλ（10式中：MS为CNC系统的MTBF值；Mi为对应单元的AX42MX16PL8420．10．2MTBF值。SN75188N10．050．05根据前面4个单元的可靠性值，可计算出CNC系统的SN75189AN10．050．05MTBF值为：TLE2062CP40．050．2MTBF（CNC）＝1／（1／48205＋1／165545＋1／40000＋1／LF353P10．050．0560000）＝14608h26

7、LS31CN30．050．15表2键盘板各器件参数74ALS86N40．050．226LS32ACN50．10．5－6－6名称nλ（10）nλ（10）百分比数X24C45PI10．10．1电阻60．010．06LM336B－2．5LP10．050．05排阻10．010．01TLC5615CP10．050．05发光二极管910．010．91LM324N10．050．05接插件30．20．6ULN2803A40．050．2按键540．022．7TPIC6B273N10．050．05焊点4730．0010．47374HC245N80．050．4结构件（工艺）17

8、4ACT374N10．050．05小计5．75374HC57460