制丝电气故障模拟诊断台的构建与应用研究

学术论文鲁东 张瑾等 2018-12-25 10:01:40
    引言

    由于PLC技术与信息互联网技术取得了快速的进步,分布式I/O控制系统在工厂与过程的自动化中得到了较为广泛的普及与应用,在工业互联网通信当中,现场总线技术占据着十分重要的地位,分布式自动化控制系统以互联网作为主干,其成为行业发展必然趋势。所以,在工业控制系统中能够迅速的诊断出故障所在位置与起因的现代化诊断技术,是现阶段的工作过程中需要予以高度重视的一个问题。因此,应用与建设电气故障模拟诊断台能够有效的解决生产实际中的故障问题。

    一、烟草制丝电气故障模拟诊断台的思路建设

    将电气故障模拟诊断台安装在车间电修室之中,工业网络运用PROFI-BUS-DP、PROFIBUS-PA和工业以太网,PLC技术主要运用德国西门子公司出品的S7-300、S7-400。电器模拟诊断台上安装有各项电参数调节设备,能够有效的对现场的工作状态进行模拟,将先进的控制技术与现代化的控制理念融于一体。对烟草制丝设备进行故障诊断主要通过信号采集区中各式各样的传感器来收集不同的信号,其中包括流量、水分、压力、温度等信号。在对这些信号进行采集的过程中,会将其进行有效的处理与转化,使其演变为数字信号,并且通过信号处理区对这些信号进行有效的处理与诊断,再利用数学模型的构建来阐述相应的故障。

    二、烟草制丝电气故障模拟诊断台的硬件构造

    (一)编程器

    PLC这种能够进行编程的逻辑控制单片机,编程器就包含在其中。通过编程器的运用,能够有效的采集系统中的全部数据,并且对这些数据进行处理与传输,这些工作都可以在编程器来进行。此外,通过对PLC编程器的有效运用,能够合理的修改诊断模型,能够使烟草制丝设备的故障诊断模型在整体上得到有效改进。这样不但能够提升故障诊断的准确性,并且具有一定的实用性。编程器能够有效的减少故障诊断时间,真正意义上提升诊断效率,因而在生产实践当中发挥着十分积极的作用。

    (二)信号处理区

    PS电源模块、CPU、DI模块、D0模块、AI模块、A0模块这些都是信号处理区中的设备,这些各种各樣的模块能够对信号传输区与转化区上的数据进行有效处理,这些经过处理之后的数据最终都会被运用到制丝设备的故障诊断上。通常情况下的故障诊断模型包括信号分布、神经网络以及经验故障诊断模型这几大类。这些模型都具备自身的各项特征。经验故障诊断模型主要能够与相关参数建立某种建议的联系;而参数分析诊断模型能够确立参数分布,并且对能够识别故障类别;神经网络诊断模型能够通过逆向误差的方式来进行故障的诊断。

    (三)信号转化传输区

    数据在经过处理之后,会被输送到传输区与转化区当中,各个模块对所收集的信号进行一系列的处理。这一环节能够有效实现对通信的控制。该系统可以运用网线对需要控制的设备进行连接,网络能够迅速的对所采集的信息进行传递,并且诊断设备故障。

    三、烟草制丝电气故障模拟诊断台的算法设计

    将故障诊断模型中的检测数据与故障的类型在经验模型的基础之上构建相应的联系,并且结合这样的联系对故障所属的类型进行深入分析。故障诊断模型在针对数据进行分析的过程中,主要是通过对故障中各项数据的不同分布位置来进行故障识别模型的有效构建,并且根据该模型的主要功能与特征来判断相应的故障。通过神经网络的建立,使故障诊断模型能够结合对逆向误差的有效分析来进行模型的训练与修复,从而实现故障诊断的目标。

    文中重点通过移最大似然比为基础来进行故障诊断平台的构建。首先应当对这些故障当中所包含的数据进行归纳与分析,结合当下烟草制丝设备容易出现的问题。对这些故障的类型进行假设,一共有三种类型,这三种类型的数据如下所示。

    文中对这些故障中的四个参数的数据进行了检测,一共检测了一千次,并且在检测完成之后,具体得出的故障类型,都与四元正态分布相符。因此,可以通过对多元正态模型的有效运用,来进行故障模型的有效构建:

    这三个式子分别代表了每一种故障的概率密度函数,我们可以结合先验概率对这些参数的数值进行有效判断,分别为:。假如这些参数在哪一个类型中具有最大的概率密度函数,我们就可以将其归纳为该类所出现的故障,;例如:

    结语

    结合以上的设计与构思,并且进行了大量的实验与调试,在投入应用的过程中,达到了以下的应用效果:其一,通过对烟草制丝线PROFIBUS-PA、PROFIBUS-DP、工业以太网网络应用和对故障的模拟诊断,能够有效直观的对故障在计算机上进行离线或者在线的诊断,是状态检修工作的前提条件。其二,能够对电气维修工作者进行技术切磋交流,使维修周期得到缩短,并且能够实现生产现场的远程诊断。其三,能够为检测水分仪、压力传感器、温度传感器等现场计量器的各项数据时更加的便捷,从而各项数据能够达到工艺生产的标准。
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