制絲電氣故障模擬診斷臺的構建與應用研究

學術論文魯東 張瑾等 2018-12-25 10:01:40
    引言

    由于PLC技術與信息互聯網技術取得了快速的進步,分布式I/O控制系統在工廠與過程的自動化中得到了較為廣泛的普及與應用,在工業互聯網通信當中,現場總線技術占據著十分重要的地位,分布式自動化控制系統以互聯網作為主干,其成為行業發展必然趨勢。所以,在工業控制系統中能夠迅速的診斷出故障所在位置與起因的現代化診斷技術,是現階段的工作過程中需要予以高度重視的一個問題。因此,應用與建設電氣故障模擬診斷臺能夠有效的解決生產實際中的故障問題。

    一、煙草制絲電氣故障模擬診斷臺的思路建設

    將電氣故障模擬診斷臺安裝在車間電修室之中,工業網絡運用PROFI-BUS-DP、PROFIBUS-PA和工業以太網,PLC技術主要運用德國西門子公司出品的S7-300、S7-400。電器模擬診斷臺上安裝有各項電參數調節設備,能夠有效的對現場的工作狀態進行模擬,將先進的控制技術與現代化的控制理念融于一體。對煙草制絲設備進行故障診斷主要通過信號采集區中各式各樣的傳感器來收集不同的信號,其中包括流量、水分、壓力、溫度等信號。在對這些信號進行采集的過程中,會將其進行有效的處理與轉化,使其演變為數字信號,并且通過信號處理區對這些信號進行有效的處理與診斷,再利用數學模型的構建來闡述相應的故障。

    二、煙草制絲電氣故障模擬診斷臺的硬件構造

    (一)編程器

    PLC這種能夠進行編程的邏輯控制單片機,編程器就包含在其中。通過編程器的運用,能夠有效的采集系統中的全部數據,并且對這些數據進行處理與傳輸,這些工作都可以在編程器來進行。此外,通過對PLC編程器的有效運用,能夠合理的修改診斷模型,能夠使煙草制絲設備的故障診斷模型在整體上得到有效改進。這樣不但能夠提升故障診斷的準確性,并且具有一定的實用性。編程器能夠有效的減少故障診斷時間,真正意義上提升診斷效率,因而在生產實踐當中發揮著十分積極的作用。

    (二)信號處理區

    PS電源模塊、CPU、DI模塊、D0模塊、AI模塊、A0模塊這些都是信號處理區中的設備,這些各種各樣的模塊能夠對信號傳輸區與轉化區上的數據進行有效處理,這些經過處理之后的數據最終都會被運用到制絲設備的故障診斷上。通常情況下的故障診斷模型包括信號分布、神經網絡以及經驗故障診斷模型這幾大類。這些模型都具備自身的各項特征。經驗故障診斷模型主要能夠與相關參數建立某種建議的聯系;而參數分析診斷模型能夠確立參數分布,并且對能夠識別故障類別;神經網絡診斷模型能夠通過逆向誤差的方式來進行故障的診斷。

    (三)信號轉化傳輸區

    數據在經過處理之后,會被輸送到傳輸區與轉化區當中,各個模塊對所收集的信號進行一系列的處理。這一環節能夠有效實現對通信的控制。該系統可以運用網線對需要控制的設備進行連接,網絡能夠迅速的對所采集的信息進行傳遞,并且診斷設備故障。

    三、煙草制絲電氣故障模擬診斷臺的算法設計

    將故障診斷模型中的檢測數據與故障的類型在經驗模型的基礎之上構建相應的聯系,并且結合這樣的聯系對故障所屬的類型進行深入分析。故障診斷模型在針對數據進行分析的過程中,主要是通過對故障中各項數據的不同分布位置來進行故障識別模型的有效構建,并且根據該模型的主要功能與特征來判斷相應的故障。通過神經網絡的建立,使故障診斷模型能夠結合對逆向誤差的有效分析來進行模型的訓練與修復,從而實現故障診斷的目標。

    文中重點通過移最大似然比為基礎來進行故障診斷平臺的構建。首先應當對這些故障當中所包含的數據進行歸納與分析,結合當下煙草制絲設備容易出現的問題。對這些故障的類型進行假設,一共有三種類型,這三種類型的數據如下所示。

    文中對這些故障中的四個參數的數據進行了檢測,一共檢測了一千次,并且在檢測完成之后,具體得出的故障類型,都與四元正態分布相符。因此,可以通過對多元正態模型的有效運用,來進行故障模型的有效構建:

    這三個式子分別代表了每一種故障的概率密度函數,我們可以結合先驗概率對這些參數的數值進行有效判斷,分別為:。假如這些參數在哪一個類型中具有最大的概率密度函數,我們就可以將其歸納為該類所出現的故障,;例如:

    結語

    結合以上的設計與構思,并且進行了大量的實驗與調試,在投入應用的過程中,達到了以下的應用效果:其一,通過對煙草制絲線PROFIBUS-PA、PROFIBUS-DP、工業以太網網絡應用和對故障的模擬診斷,能夠有效直觀的對故障在計算機上進行離線或者在線的診斷,是狀態檢修工作的前提條件。其二,能夠對電氣維修工作者進行技術切磋交流,使維修周期得到縮短,并且能夠實現生產現場的遠程診斷。其三,能夠為檢測水分儀、壓力傳感器、溫度傳感器等現場計量器的各項數據時更加的便捷,從而各項數據能夠達到工藝生產的標準。
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