机床厂故障诊断专家系统设计_毕业设计

1、南京工程学院毕业设计论文 摘要 基于 WEB 的机床故障诊断系统研究的主要目的是使得用户在机床设备发生 故障后，能够借助本系统快速诊断出故障的原因，找到排除故障的方法，有效 的缩短因设备故障而造成的设备停机时间。同时对于机床制造商来说，可以通 过故障诊断系统减少小故障、常见故障维修的问题，减少维修人员的出差次数， 降低了售后技术支持费用，增强产品的市场竞争力。 本文设计并实现了一个基于WEB 的故障诊断专家系统，该系统能够提升机 床厂维修人员解决问题的效率。对快速恢复生产有重要的作用。系统编程采用 java 语言，适用性强，理论上能在许多终端机上运行。该系统能够快速解决机 床的故障问题，系统中

2、分为普通用户系统和管理员用户系统，分别能进行不同 类型的操作。 论文以无锡开源机床生产的机床为研究对象，首先介绍了故障诊断技术和专 家系统的发展历史，列出了该机床厂常见机床信息和故障类型，其次研究了故 障诊断专家系统的结构，组成专家系统的各个部分成分及其功能，然后设计解 决方案，构建出系统的总体框架，最后完成数据库的设计，实现系统的各个功 能模块。 关键词：专家系统 故障诊断 机床故障 数据库 java 南京工程学院毕业设计论文 Abstract The main purpose of the research of Machine tool fault diagnosis system ba

3、sed on WEB is to make the user of the machine tool equipment can quickly diagnose the fault reasons when machine tool goes wrong. And the user can find a way to solve the faults, through the system we can effective shorten equipments downtime due to equipment faults. For machine tool manufacturers,

4、they can reduce many small and easy faults due to expert diagnosis system, also they can reduce the number of maintenance people, reduce the after-sale technical support costs, the system can improve the competitiveness of products. This paper designed and realized a fault diagnosis expert system ba

5、sed on WEB services, the system can improve the efficiency of solving machine tools problems. And has an important effect to quickly restore production. This system uses the Java language, so it can run on many terminals in theory. The system can quickly solve the problem of malfunction of the machi

6、ne tools. The system is divided into ordinary users and administrator users, they can go for different types of operations. This paper is based on wuxi kaiyuan machine tool plant, at first it introduces the development history of fault diagnosis technology and expert system, lists the common machine

7、 tools information and fault types, then we study the structure of fault diagnosis expert system , different parts of the expert system and their functions, at last we design the solutions of the system and build the systems framework, finally we completed the design of the database, and realizes ea

8、ch function of the module in the system. 南京工程学院毕业设计论文 Key word: fault diagnosis; expert system; machine tool faults; database; java language; 南京工程学院毕业设计论文 目 录 前言 .1 第一章 绪论 .2 1.1 故障诊断技术现状、发展及分类.2 1.1.1 故障诊断技术发展的过程 .2 1.1.2 故障诊断技术发展现状 .3 1.1.3 故障诊断方法按诊断方法的原理可以分为： .3 1.2 专家系统的发展 .4 1.3 国内外研究现状 .5 1.4

9、课题的研究意义和研究内容 .5 1.4.1 本课题研究意义 .5 1.4.3 本课题研究的内容 .6 1.5 本文结构 .6 第二章无锡开源机床厂机床的类型及常见故障.7 2.1 开源机床厂常见的机床 .7 2.2 机床常见故障 .7 2.21 按发生故障部位 .7 2.22 按故障发生频率 .7 2.2.3 按发生的故障性质分类 .7 2.24 无锡开源机床厂机床故障 .7 第三章故障诊断专家系统总体设计架构 .7 3.1 系统的总设计思想 .7 3.1.1 专家系统的结构 .7 31.2 故障诊断专家系统的优点 .7 313 专家系统的建立步骤 .7 3.2 系统的总体设计 .7 32.1

10、 系统的功能结构图和流程图 .7 第四章 JAVA 语言的简介 .7 4.1 组成 .7 4.2 优势 .7 4.3 语言特点 .7 第五章 数据库设计 .7 5.1 数据库环境的建立 .7 5.1.1 安装 mySQL 数据库 .7 5.1.2 安装 mySQL 管理软件 Navicat for mySQL.7 5.2 数据库需求分析 .7 5.2.1 本系统的用户分为管理员用户和普通用户 .7 南京工程学院毕业设计论文 5.2.2 数据库概念结构设计 .7 第六章 系统操作界面设计与实现 .7 61 登录模块设计与实现 .7 6.2 普通用户操作模块设计与实现 .7 6.3 管理用户操作模

11、块设计与实现 .7 第七章 系统实现的若干问题解决 .7 7.1 添加STRUTS包实现动态ACTION动作。.7 7.1.1struts.7 7.1.2 历史库添加机床故障历史信息实例：.7 7.2 管理员和普通用户分别在两种不同的界面登录： .7 第八章 结论与展望 .7 8.1 论文总结 .7 8.2 课题展望 .7 参考文献 .7 致谢 .7 南京工程学院毕业设计论文 1 前前言言 专家系统能够汇集和管理来自不同渠道、学科和众多专家的经验，适和用 来解决大量知识和经验才能解决的问题。目前，专家系统在各行各业运用的非 常良好，本文研究机床故障方面的专家系统。 通过研究故障诊断专家系统的设

12、计方法，采用myeclispse 开发工具，使用 Navicat for MySQL 来连接管理数据库，设计开发出基于WEB 的故障诊断专 家系统。 通过不同的用户，设置了不同的登录界面，普通用户可以实现故障的 查询，翻阅机床故障历史纪录，管理员用户可以实现知识库、历史库等信息的 增加、删除、查询 。 本系统侧重的功能是故障查询模块，所以不涉及员工信息管理等模块，该 系统能提供故障查询 ，机床历史故障信息查询等功能。并能对知识库部分进行 有效的管理，保证软件的能够与时俱进 。 由于本课题研究的是机床厂故障诊断， 所以有必要介绍一下故障诊断这门 技术的发展历史和现状，而课题研究的内容是机床厂故障

13、诊断专家系统，所 以在开篇部分分别从故障诊断技术的发展和专家系统的发展两个方面来分析。 南京工程学院毕业设计论文 2 第第一一章章 绪绪论论 1.11.1 故障诊断技术现状、发展及分类故障诊断技术现状、发展及分类 .1 故障诊断技术发展的过程故障诊断技术发展的过程 故障诊断技术是现代生产发展的产物，早在20 世纪 60 年代末，美国国家 宇航局（ NASA）就创立了美国机械故障预防小组MFPG（Machinery Fault Prevention Group） 。其后，由于诊断技术应用所产生的巨大的经济效益，从而 得到快速的发展。如美国 Bechtel 电力公司开发了火电厂机械

14、设备诊断用专家 系统（SCOPE，1987） ；美国 Radial 公司也在此时开发了汽轮发电机组振动诊 断用的专家系统（ Turbomac 1987） ；美国西屋电气公司 (WHEC)首先将网络技 术应用于汽轮故障诊断，建立故障诊断中心，将分布在各地电站的多台机组实 行远程诊断；美国 Bently 公司对旋转机械故障诊断及传感器的研究都进行了比 较深入的研究。 当故障诊断技术在美国迅速发展的同时，在西欧国家也得到了相应的发展。 英国在 1971 年成立了机械保健中心（ Mechanical Health Monitoring）,促 进了各类机械工厂机械设备性能检测和维修水平的提高；法国电力部

15、门从 1978 年起就在汽轮发电机组上安装了振动监测装置，20 世纪 90 年代又提出 了监测与振动支援站的设想；还有瑞士的ABB 公司、德国的西门子公司、丹麦 的 B数控系 统故障主要是由于其硬件和软件故障形成的。 机械系统故障表现在运动失效和精度超差两个方面。运动失效大多是减速箱、 丝杠螺母副、导轨副等故障造成的 ;而精度超差又可分为几何精度超差、传动 精度超差、运动精度超差和位置精度超差。 液压/气动系统故障的出现一般是由机械电气引起的故障、液压/气动传 动与控制故障造成的。液压传动与控制故障又可体现在驱动部分的故障、执行 部分的故障、控制部分的故障和辅助部分的故障等 5。 2.22.2

16、2 2 按故障发生频率按故障发生频率 数控机床的故障发生频率在其使用期内是不相同的。由于机床在运行中有 一种固有的特性曲线叫 “浴盆曲线 ”6，如图 2-1 所示。因此也可将故障类 型分为初期故障、偶发故障和磨损故障。 图 2-1 设备使用失效的“浴盆曲线” 南京工程学院毕业设计论文 10 使用初由于机床各部位需要磨合，操作人员也要熟悉机床而故障失效率高 一点，中期机床趋于稳定，因故障而发生的失效率低，超过损耗失效期后，机 床各个部位老化退化，因而故障概失效率又增加。 初期故障是设备使用初期的故障，故障频率较高，一般无规律可循。在这 个时期，电气、液压和气动系统故障频率约占整个初始故障的90%

17、6，为此， 要加强对机床的检测，勤记录，定期对机床进行机电调整，以保证设备各种运 行参数处于技术规范之内。 偶发故障是在正常运转阶段，由于操作和维护不良而造成的。此时，各类元 器件器质性的故障较为少见，但不排除偶发故障的产生，所以，在这个时期内 要坚持做好设备运行记录，以备排除故障时参考。 磨损故障是由于年 久失修和磨损而产生的故障，故障频率较高，故障性质 属于渐发 性。例如橡胶件的老化，轴衬和液压缸的磨损，限位开关接触灵敏度 以及某些电子元器件品质因素下降等。 .3 按发生的故障性质分类按发生的故障性质分类 按性质可分为系统性故障和随机性故障。系统性故障通常是指只要满足一定

18、的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。如:机 床加工因切削量过大达到某一极限值时必然会发生过载或超温报警。 随机性故障通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次 的故障。这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、 操作失误与维护不当，以及工作环境影响等诸因素有关。由于其具有偶发性， 进行原因分析与故障诊断较其它故障困难得多。 2.22.24 4 无锡开源机床厂机床故障无锡开源机床厂机床故障 此处用故障树的方法表示出来，如图2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7 所 示： 南京工程学院毕业设计论文 11 图 2-2 机床故障总体结

19、构的故障树 图 2-3 无心磨床故障树 南京工程学院毕业设计论文 12 工件回 转轴心 与砂轮 轴心的 运动精 度不平 行，重 新调整 相对精 度 床 头 主 轴 回 转 精 度 超 差 滚 动 轴 承 配 合 间 隙 松 工 件 毛 坯 误 差 过 大 冷 却 水 不 充 足 砂 轮 力 度 不 当 进 刀 量 过 快 机床 振动 ，特 别是 砂轮 电机 振动 砂 轮 修 整 后 形 状 不 正 确 外 界 环 境 振 动 影 响 工件 旋转 和砂 轮的 往复 运动 不恰 当 工 件 圆 度 超 差 工 件 圆 柱 度 超 差 工 件 表 面 烧 伤 工 件 表 面 振 纹 机械故障（内圆

20、机床） 图 2-4 内圆磨床的故障树 南京工程学院毕业设计论文 13 凸 轮 电 机 反 转 电 磁 阀 动 作 不 正 常 平 衡 压 力 偏 低 电 机 接 线 不 正 确 电 磁 阀 发 动 作 不 正 确 凸 轮 轴 功 能 部 分 动 作 不 正 确 平 衡 压 力 偏 高 到位 两只 触点 行程 开关 相对 位置 调整 不对 电 磁 阀 动 作 失 常 气 流 管 道 连 接 有 误 气 压 单 向 阀 节 流 螺 钉 未 调 好 管 道 漏 气 ， 回 气 节 流 失 控 气 压 单 向 节 流 阀 漏 气 管 道 连 接 有 误 油 箱 电 磁 阀 动 作 失 常 定 心 轴

21、小 孔 堵 塞 “ 油 石 加 压 ” 压 力 太 大 油 石 夹 跳 进 速 度 太 快 油 石 夹 持 螺 钉 拧 的 太 紧 振 荡 中 心 与 油 石 夹 配 合 太 紧 油 石 夹 振 荡 频 率 过 高 油 石 刀 架 松 动 振 荡 中 心 与 工 件 沟 R 中 心 不 符 工 件 有 磁 转 位 盘 中 工 件 与 前 挡 板 干 涉 凸 轮 轴 运 转 时 撞 击 声 严 重 凸 轮 电 机 转 不 动 ， 经 常 跳 闸 动作 循环 时凸 轮轴 旋转 不到 位 调整 状态 时， 按油 石夹 按钮 ，油 石夹 无进 退动 作 油石 夹运 动， 撞击 严重 而无 缓冲 油石

22、夹运 动， 撞击 严重 而无 缓冲 定 心 轴 无 压 力 油 喷 出 油 石 折 断 工 件 卡 料 机械故障（超 精机） 图 2-5 超精机机床故障树 南京工程学院毕业设计论文 14 无 电 源 照 明 灯 损 坏 有 电 指 示 灯 损 坏 插 头 座 未 插 好 电 机 保 护 断 路 器 有 跳 闸 情 况 无 电 源 油 泵 未 启 动 急 停 按 钮 处 于 锁 位 动 作 未 按 照 联 锁 次 序 进 行 联 锁 接 近 开 关 未 调 整 到 位 液 压 阀 失 灵 未 供 气 气 压 低 润 滑 油 位 过 低 油 泵 未 启 动 调 整 动 作 未 复 位 原 位 开

23、关 未 调 整 到 位 行 程 开 关 坏 或 发 讯 位 未 调 整 好 系 统 输 除 点 坏 电 磁 阀 卡 死 检 查 是 否 有 电 机 烧 坏 电机 保护 断路 器跳 闸， 调整 整定 值至 合适 根据 系统 说明 书对 照报 警号 排除 故障 系 统 无 电 源 系 统 保 险 丝 烧 断 ， 排 除 断 路 后 换 系 统 显 示 屏 坏 变 频 器 欠 压 变 频 器 过 热 变 频 器 过 流 电源 开关Q F1开 启后 机床 照明 灯EL1 无 法 启 动 油 泵 调整 状态 下各 动作 按钮 ，旋 钮无 法启 动 调 整 状 态 下 单 步 动 作 无 开 启 后 气

24、源 指 示 灯 亮 自 动 循 环 无 法 启 动 在半自 动或自 动工作 方式时 ，按循 环启动 ，机床 工作循 环开始 ，但中 途停车 检 查 是 否 有 电 机 烧 坏 控 制 系 统 内 部 报 警 控 制 系 统 无 显 示 变 频 器 报 警 灯 亮 电气部分故障 图 2-6 电气部分故障树 南京工程学院毕业设计论文 15 检 查 油 泵 是 否 输 出 油 检 查 油 管 看 是 从 哪 个 部 件 溢 出 检 查 溢 流 阀 并 清 洗 检 查 油 泵 转 向 及 内 泄 漏 清 洗 溢 流 阀 油 泵 质 量 不 好 管 子 细 长 发 生 颤 动 在 系 统 开 始 工 作

25、 时 排 气 油 缸 在 空 载 下 全 行 程 快 速 往 复 数 下 将 摇 杆 手 柄 搬 动 几 次 即 可 用 手 推 一 下 工 作 台 将活 塞压 紧圈 压牢 并使 齿轮 轴能 咬上 行 程 开 关 失 灵 电 磁 阀 失 灵 检察管 道及液 动机节 流阀， 调速阀 等元件 的泄漏 情况， 更换或 修配磨 损零件 滑 阀 被 污 物 卡 住 ， 清 洗 检 查 并 更 换 油 缸 的 密 封 装 置 将 节 流 阀 的 往 返 速 度 调 至 一 样 调 整 溢 流 阀 的 压 力 拆 洗 减 压 阀 ， 节 流 阀 适 当 调 整 背 压 阀 门 的 弹 簧 液压 系统 压力

26、不足 或完 全无 压力 工作 机构 运动 速度 不够 或完 全不 动 噪 音 和 振 动 工作 部件 运动 不均 匀（ 有爬 行现 象） 手 摇 机 构 较 重 手 摇 机 构 不 起 作 用 自 动 循 环 不 能 正 确 实 现 液动 机工 作速 度在 载荷 下有 较显 著的 降低 作 台 往 返 速 度 不 一 致 台面 快速 行程 的速 度达 不到 液压部分故障 图 2-7 液压部分的故障 此处利用故障树的分析方法， 非常直观，明了，能够清晰了解各个机床不 同部位或不同类型的所有故障。 南京工程学院毕业设计论文 16 第三章故障诊断专家系统总体设计架构第三章故障诊断专家系统总体设计架构

27、 随着数控机床技术的不断进步和计算机语言的迅猛发展，各行各业对专家系 统的应用越来越多 ,尤其是在制造企业中。充分利用现有的有利条件，开发机 床的专家系统 ,是非常可行的。专家系统有助提高机床厂解决问题的能力,增 加企业的生产效率 ,从而产生经济效益 。 3.13.1 系统的总设计思想系统的总设计思想 对于机床故障诊断的查询是基于web 的故障诊断系统，本系统功能侧重于 故障的查询，知识库的更新，所以该系统的用户模块结构相对简单。知识库、 历史库模块的功能相对复杂，能够进行增加、删除、修改等操作。 .1 专家系统的结构专家系统的结构 专家系统的结构是指专家系统各组成部分的构造方

28、法和组织形式。不同类型 的专家系统，其功能和结构上也不尽相同。专家系统一般由知识库及其管理系 统、推理机、综合数据库、知识获取机制、解释机构和人机接口六部分组成。 1).知识库及其管理系统 知识库是以一致的形式存储知识的机构，用于存储某领域专家的经验性知识、 原理性知识、相关的事实、可行操作与规则等。解决知识、获取和知识表示 问题是建立知识库的关键问题。 2).知识获取机制 知识获取机制的建立，实质上是设计一组程序，把知识送入到知识库，负责 维护知识的正确性、一致性和完整性。知识获取是专家系统知识库是否优越的 关键，我们试图建立自动知识获取机制，实现专家系统的自动学习功能，不断 地扩充和修改知

29、识库中的内容。 南京工程学院毕业设计论文 17 3).综合数据库 综合数据库又称全局数据库或 “黑板”等，它用于存储领域或问题的初 始数据（信息）、推理过程中得到的中间结果或状态以及系统的目标结果，包含 了被处理对象的一些问题描述、假设条件、当前事实等。 4).推理机 推理机是专家系统中实现基于知识推理的部件，是基于知识的推理在计算 机中的实现，是专家系统的核心部分。推理机用于记忆所采用的规则和控制策 略的程序，完成依据一定的知识规则从已有的事实推出结论的近似专家的思维 过程，保证整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作。 5).解释机构 解释机构能够向用户解释专家系统的行为，包括解释推理结论的正

30、确性以 及系统输出其它候选解的原因。这是专家系统区别于其它软件系统的主要特征 之一，解释机构实际上也是一组计算机程序，通常采用预置文本法和路径跟踪 法。当用户有询问需求时，解释机构可以跟踪和记录推理过程，把解答通过人 机交互接口输出给用户。 6）.人机接口 接口又称界面，是用户与专家系统之间的连接桥梁，它能够使系统与用户 进行对话，使用户能够输入必要的数据、提出问题和了解推理过程及推理结果。 专家系统则通过接口，要求用户回答提问，并回答用户提出的问题，进行必要 的解释 6。 3 31.21.2 故障诊断专家系统的优点故障诊断专家系统的优点 1）.故障诊断 专家系统能够高效率、准确、周到、迅速和

31、不知疲倦地进行 工作。 2）.故障诊断 专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响，也不可能遗 漏忘记。 3）.专家系统能促进各领域的发展，它使各领域专家的专业知识和经验得 到总结和精炼，能够广泛有力地传播专家的知识、经验和能力。 专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解决重大问题的能力， 南京工程学院毕业设计论文 18 它拥有更渊博的知识、更丰富的经验和更强的工作能力。 4）.研究专家系统能够促进整个科学技术的发展。专家系统对人工智能的 各个领域的发展起了很大的促进作用，并将对科技、经济、国防、教育、社会 和人民生活产生极其深远的影响。 3 31 13 3 专家系统的建立步骤专家系统

32、的建立步骤 1）.识别过程 识别过程也可看作知识获取阶段，在此过 程中，要确定所处理问题的特征， 明确要建立的专家系统要解决的问题及 要用到的相应领域背景知识。这是完成 专家系统设计的关键。只有对 机床故障 诊断特性了解 的比较全面，所建立的专 家系统的求解能力才能是 比较完备的。首先确定数控机床故障诊断专家系统要 解决的最终目标，依 次逐步分析与该目标相关的诸多因素，然后再逐步分析这 些因素。 2）.概念化过程 概念化过程是对识别阶段取得的各种因素进行抽象化，找出表达知识的概念， 建立“概念化模型 ” 。在建立专家系统时，明确系统中的基本概念，并建立他们 各自的基本内容及相互联系。 3).格

33、式化过程 这一过程实际上是设计和组织知识的结构。由于知识库是专家系统的核心， 它的结构直接影响到专家系统求解问题的有效性，因而格式化过程又是建立 专家系统的 关键。根据 机床故障诊断专家系统在知识库及问题求解方法上的特 点，在组织知识库、建立知识库时，首先确定采用的知识表达方式与推理技术。 4).实现 为了产生体现数控机床故障诊断知识的各种计算机形式，使这些知识在计 算机中发挥有效的作用以产生问题 的求解能力 ，必须把经形式化的知识表示成 计算机的内 部语言。还要针对系统的要求，建立必要的解释机制和良好的用户 界面。 5).测试 南京工程学院毕业设计论文 19 这一阶段主要是验证体现知识的各种

34、规则或知识实体。在建立了数控机床故 障诊断专家系统知识库后，知 识库中可能会有大量冗余知识或不一致的知识， 进而引起专家系统查询功能的低效 。测试的 主要目的就是要确证所建立的数控 机床故障诊断专家系统知识库 的正确性。 6).维护 在此阶段，扩充、修改知识库 中的各种信息，以使数控机床故障诊断专家 系统更进一步完善。这一阶段与前几个阶段有着密切的联系，如实现阶段中的 各种知识获取手段。实际上，以上各个步骤都有密切的联系，而且为了使数控 机床故障诊断专家系统投入实用而日益完善，每一个阶段都应重复多次。 3.23.2 系统的总体设计系统的总体设计 本文用了 IE 浏览器，当浏览器进行操作时，自动

35、将需要的信息放入一个表 单中，当触发动作时，将此表单的信息传递到java 类中，通过 java 类连接 MySQL 数据,查询数据库中的表单信息，触发的动作名称在struts.xml 中定 义。采用 struts 结构有利于实现 jsp 的动态命令 。 系统的工作流程分为：用户首先进入登录首页，分别有管理员用户和普通用 户登录，普通用户登录后可以对故障信息进行查询，也可以读取机床的故障历 史记录。管理员用户的查询动作也是，管理的模块功能的实现要借助于 struts。 3 32.12.1 系统的系统的功功能结构图和流程图能结构图和流程图 通过用户的需求分析可以做出功能系统的功能结构图，结构模块分

36、为 用 户登录模块、机床信息模块、历史信息记录模块、故障诊断模块，各个模块 下面包含多个子模块，由于时间关系，有些子模块的功能没有完全实现。根 据系统的功能结构图，可以做出系统的流程图。如图3-1、3-2 所示： 南京工程学院毕业设计论文 20 权限验证 管理用户模块 普通用户模块 添加用户 修改用户 删除用户 修改知识库 故障报修 故障查询 用户管理模块 机床基础数据管 理模块 故障诊断模块 知识库管理模块 数据库管理模块 机床厂故障诊断 专家系统 磨床信息 出厂时间 磨床更新 远程监控模块 修改分析模块 故障分析模块 故障原因 排除方法 新信息录入 信息更改 信息删除 查询故障信息 数据库

37、备份 数据库恢复 图 3-1 故障诊断各个功能模块设计 南京工程学院毕业设计论文 21 普通用户 （员工） 知识库 返回故障查询结果 机床报修 数据库 故障查询 机床报 修信息 管理员 审核 生成维修单维修部门 通 过 图 3-2 系统的作业流程图 南京工程学院毕业设计论文 22 第第四四章章 j ja av va a 语语言言的的简简介介 4.14.1 组成组成 Java 由四方面组成： Java 编程语言 、Java 类文件格式、 Java 虚拟机和 Java 应用程序接口 (Java API)平台。Java 平台由 Java 虚拟机（Java Virtual Machine，简称 JVM

38、）和 Java 应用编程接口（ Application Programming Interface，简称 API）构成。 Java 应用编程接口为 Java 应用 提供了一个独立于 操作系统 的标准接口，可分为基本部分和扩展部分。在硬 件或操作系统平台上安装一个Java 平台之后， Java 应用程序就可运行。 Java 平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。这样Java 程序可以只编译一次， 就可以在各种系统中运行。 Java 应用编程接口已经从 1.1x 版发展到 1.2 版。 常用的 Java 平台基于 Java1.4，最近版本为 Java1.7。 4.24.2 优势优势 与传统程序不同，S

39、un 公司在推出 Java 之际就将其作为一种开放的技术。 全球数以万计的 Java 开发公司被要求所设计的 Java 软件必须相互兼容。 “Java 语言靠群体的力量而非公司的力量 ”是 Sun 公司的口号之一，并获得 了广大软件开发商的认同。这与 微软公司 所倡导的注重精英和封闭式的模式完 全不同。 Sun 公司对 Java 编程语言的解释是： Java 编程语言是个简单、 面向对 象、分布式、解释性、健壮、安全与系统无关、可移植、高性能、多线程和 动态的语言。 4.34.3 语言特点语言特点 Java 不同于一般的 编译执行 计算机语言和 解释执行 计算机语言。它首先 将源代码编译成二进

40、制 字节码（bytecode） ，然后依赖各种不同平台上的虚拟 机来解释执行字节码。从而实现了 “一次编译、到处执行 ”的跨平台特性。 南京工程学院毕业设计论文 23 不过，每次的执行编译后的字节码需要消耗一定的时间，这同时也在一定程度 上降低了 Java 程序的运行效率 。 Java 语言是简单的 Java 语言的语法与 C 语言和 C+语言很接近，使得 大多数程序员很容易学习和使用Java。另一方面， Java 丢弃了 C+中很少使 用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的 强制类型转换 。特别地， Java 语言不使用 指针，并提供了自动的废料收集， 使得程序员

41、不必为 内存管理 而担忧。 Java 语言是面向对象的 Java 语言提供类、接口和继承等原语，为了简单 起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的 实现机制（关键字为 implements） 。Java 语言全面支持动态绑定，而 C+语言只对 虚函数使用动态绑定。 Java 语言是动态的。Java 语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。 Java 程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的 类。这也有利于软件的升级。另外，Java 中的类有一个运行时刻的表示，能进行运 行时刻的类型检查3。 南京工程学院毕业设计论文 24 第第五五章

42、章 数数据据库库设设计计 后台数据库的设计在本系统中占有十分重要的地位，数据库设计的优劣将直 接影响系统的准确性、工作效率及其实现效果，合理的设计能提高数据存储效 率，保证数据的完整性和一致性。 5.15.1 数据库环境的建立数据库环境的建立 .1 安装安装 mySQLmySQL 数据库数据库 本课题安装使用的是 MySQL 数据库，先导出数据库 SQL 脚本，再导入 。 .2 安装安装 mySQLmySQL 管理软件管理软件 NavicatNavicat forfor mySQLmySQL 打开 Navicat,在数据库中建立新的数据 库名 ab,界面如下图

43、5-1 所示 5-1 数据库的操作界面 南京工程学院毕业设计论文 25 在 database“ab”中建立新的表单，此处以知识库的表 “kb”为例，如 图 5-2 所示: 图 5-2 知识库表 “kb”的信息 5.25.2 数据库需求分析数据库需求分析 通过调查、收集和分析，获得潜在用户对专家系统的要求，设计出模块结构 功能图，总结出用户需求信息。 .1 本系统的用户分为管理员用户和普通用户本系统的用户分为管理员用户和普通用户 管理员能够对知识库、历史库、用户信息进行增加、删除、修改等操作，普 通用户能够进行故障查询，机床故障历史信息记录查询等操作。 历史库的作用是 用来存储机

44、床故障的历史记录 ，包括故障机床的类型，故 障机床的名称，故障的原因，故障发生时间及修好的时间，历史库有助于用户 南京工程学院毕业设计论文 26 对各个机床的工作状态有着清晰的了解。甚至可以从故障发生的频率判断出机 床可能发生故障的时间，从而做出相应的针对措施。 知识库的作用是用来支持各种用户故障查询，提供解决故障的方法，是本系 统的核心功能部分。管理员可以根据最新的信息及时的更新知识库，保证软 件的功能不会停滞、落伍。 机床信息管理时能根据不同的客户及时更新系统的机床类型，清晰了解该客 户所拥有的机床类型、数量 ,或由根据客户的要求，由相关人员根据客户所拥 有的机床更新数据库中机床信息 。

45、.2 数据库概念结构设计数据库概念结构设计 1)数据模型是对现实世界数据特性的抽象， 也就是说，数据模型是用来描述数 据、组织数据和对数据进行操作的。数据模型是数据库系统的核心和基础。概 念模型是对信息世界建模， 概念模型的表示方法有很多，此处用E-R 图来描 述概念模型， 该系统面向的用户是固定的，主要为机床的相关人员，构建该 系统的 E-R 图如图 5-3 所示: 南京工程学院毕业设计论文 27 图 5-3 系统的 E-R 图 2)专家系统的实体有：管理员、普通用户、设备、知识库、历史库 数据库的表单构建如下： 表 5.1 设备数据表（equipment） 名称字段名称类型

46、长度是否主键 标识Eidnumber10Y 设备名称EnameVarchar50 设备数量Enumbernumber5 人人人人人 人人N10 人人人VA20 人人N10 人人人人VA30 人人BL 人人N20 人人人人DT 人人人 人人人人人人VA20 人人人人人人人VA20 人人人人 人人人人N10 人人人人VA50 人人人人N5 人人人人VA100 人人人人VA100 人人人人DT 人人人人人N10 人人人人人人人N10 人人VA200 人人人人A10 人人人 人人人人VA20 人人人人VA50 人人人人VA20 人人人人VA20 人人人 人人人人VA60 人人人人VA100 人人人人人

47、人VA100 人人人人VA20 人人人人A10 人人人人A10 南京工程学院毕业设计论文 28 设备来源EsourceVarchar100 设备类型EstyleVarchar100 购入时间EdateDatetime 购入人编号EbuyidNumber10 操作人员员工号eOpidnumber10 备注remarkvarchar200 使用寿命Eageunmber10 表 5.2 用户登录数据表（user） 名称字段名称类型长度是否主键 标识Uidnumber10Y 用户名Unamevarchar20 密码Passwordinteger6 电子邮件Emailvarchar30 性别Sexvar

48、char2 电话Phoneinteger20 申请日期Issuedatedatetime 表 5.3 管理员数据表 （administrator） 名称字段名称类型长度是否主键 管理员登陆名anamevarchar20Y 管理员登陆密码apasswordvarchar20 表 5.4 知识库数据表 kb 名称字段名称类型长度是否主键 故障统计countvarchar10Y 故障类型kbtypeVarchar50 故障现象kbdatailVarchar50 解决方法kbsolveVarchar50 机床类型kbidvarchar20 表 5.5 故障历史记录表 （history） 名称字段名称类

49、型长度是否主键 故障现象Widvarchar50Y 故障原因WnameVarchar50 机床型号WsexVarchar50 机床类型Wphonevarchar20 故障发生时间Mbtimedatetime 故障解决时间metimedatetime 南京工程学院毕业设计论文 29 在数据库中建立以上的相关表。本系统一共涉及5 张表，分别是 设备数据 表、用户登录数据表、管理员数据表、知识库数据表、故障历史记录表。每张表有 多个属性组成，每个属性要根据实际要求设置相应的字段类型，例如故障历史 记录的属性， mbtime 表示的故障发生的日期，所以字段类型应当选择 Datetime。主关键字(pr

50、imary key)是表中的一个或多个字段，它的值用于惟一地 标识表中的某一条记录。在两个表的关系中，主关键字用来在一个表中引用来自于 另一个表中的特定记录。主关键字是一种唯一关键字，表定义的一部分7。 南京工程学院毕业设计论文 30 第第六六章章 系系统统操操作作界界面面设设计计与与实实现现 6 61 1 登录模块设计与实现登录模块设计与实现 所有用户在此界面登录，首页介绍了开源机床厂的发展历史，并有各种机床的 常见故障信息及机床简介，以及公司所获的成就、公司擅长生产的产品，有管理员 登录链接和普通用户登录链接。如图 6-1、6-2、6-3 所示 图 6-1 用户登录首页 图 6-2 普通用

51、户登录 南京工程学院毕业设计论文 31 图 6-3 管理员用户登录 6.26.2 普通用户操作模块设计与实现普通用户操作模块设计与实现 普通用户可以进行故障查询和历史库信息查询，如图 6-4、6-5： 图 6-4 普通用户故障查询 南京工程学院毕业设计论文 32 6-5 机床历史故障信息查询 6.36.3 管理用户操作模块设计与实现管理用户操作模块设计与实现 管理员可以对知识库、历史库、普通用户进行增加、修改、删除的操作，及时 更新知识库、故障库的信息，并可以增加登录的普通用户名，如图 6-6、6-7、6- 8、6-9 所示： 南京工程学院毕业设计论文 33 图 6-6 知识库的管理操作 图

52、6-7 历史库的管理操作 南京工程学院毕业设计论文 34 图 6-8 对普通用户的添加操作 图 6-9 知识库信息查询 南京工程学院毕业设计论文 35 第第七七章章 系系统统实实现现的的若若干干问问题题解解决决 7.17.1 添加添加 strutsstruts 包实现动态包实现动态 actionaction 动作。动作。 7.1.1struts7.1.1struts Struts 是由 apache 开源软件联盟提供，它的目标是希望分离WEB 程序 的表示层、控制层 和后台功能层，也就是实现MVC 模式。本系统采用 struts2，实例处理流程图 如图 7-1 所示8。 服务器启动后，根据 w

53、eb.xml 加载 ActionServlet 读取 struts- config.xml 文件内容到内存 10。以登录为例：第一次进 login.jsp 会先实 例化 Form、把默认值赋给 表单元素。输入用户名密码提交 表单、提交到 action 属性的 login.action，通过 ActionServlet 读 struts-config.xml 文 件找到 action 下的 path 属性找到 .action，通过 name 属性找 form-beans 中的 form-bean 的 name 属性得到 ActionForm 的包名类名，先实例化 form， 把表单的值填充给 f

54、orm，调用 form 的 validate 方法验证、 ActionErrors 返 回 null 表示验证通过，否则失败返回input 指定的页面 .验证通过会实例化 Action，执行 Action 的 execute 方法11。 南京工程学院毕业设计论文 36 图 7-1 实体处理流程图 .2 历史库添加机床故障历史信息实例：历史库添加机床故障历史信息实例： 此处历史库添加、删除、修改机床故障历史信息为例，它们的部分代码如下： private static final long serialVersionUID = 1L; private String lid; pri

55、vate String lname; private String ldatail; private String lreason; private String lbtime; private String letime; public String getLid() . . . 在kbadd.java中往数据库中添加操作的代码： public String execute() throws Exception HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest(); tryClass.forName(com.mysql.

56、jdbc.Driver); Connection conn =DriverManager.getConnection(jdbc:mysql:/localhost:3306/ab,root,44 7887); Statement st=conn.createStatement(); System.out.println(lid); String sql=INSERT INTO history (mid,mname,mdatail,mreason,mbtime,metime) VALUES(+lid+,+lname+,+ldatail+,+lreason+,+lbtime+, +letime+);

57、 st.executeUpdate(sql); System.out.println(qerq); 南京工程学院毕业设计论文 37 mit(); System.out.println(name); request.setAttribute(info, 添加成功!); st.close(); conn.close(); catch(Exception e) return success; 在kbdelete.java中对数据库进行删除操作的代码： public String execute() throws Exception HttpServletRequest request = Servl

58、etActionContext.getRequest(); tryClass.forName(com.mysql.jdbc.Driver); Connection conn =DriverManager.getConnection(jdbc:mysql:/localhost:3306/ab,root,44 7887); Statement st=conn.createStatement(); String sql=delete from history where mid=+lid+; st.executeUpdate(sql); mit(); System.out.println(name)

59、; request.setAttribute(info, 删除成功!); st.close(); conn.close(); catch(Exception e) return success; 在kbupdate.java中对数据库进行修改的数据如下： public String execute() throws Exception HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest(); String mid=request.getParameter(lid); tryClass.forName(com.mysql.jd

60、bc.Driver); Connection conn =DriverManager.getConnection(jdbc:mysql:/localhost:3306/ab,root ,447887); Statement st=conn.createStatement(); String sql=select * from tb_Knowledge where mid=+lid+; sql=update history setmname=+lname+,mdatail=+ldatail+,mreason=+lreason+,mb 南京工程学院毕业设计论文 38 time=+lbtime+,m