翻车机液压系统在线故障诊断专家系统的研究( 四 )

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图17 靠车缸280.1 有杆内腔泄漏故障仿真结果
当发生内泄漏时如图所示，在关闭靠车板和翻转阶段，靠车缸280.1 的无杆腔的压力明显小于正常的压力，几乎接近零，靠车缸280.2 ～ 280.4 无杆腔压力在翻转的过程中有明显上升。这与实际系统运行情况相符，说明了仿真模型的正确性，其余仿真数据在此不再赘述。
3 翻车机液压系统数据采集系统研究
考虑翻车机现有控制器为美国AB 公司PLC5 ，方便通讯与扩展，本系统采用美国AB 公司CompactLogix 系列PLC 构建翻车机液压系统数据采集系统。根据仿真结果，以传感器、模拟量输入模块、工业控制器、交换机构成环形数据采集网络，完成液压系统数据采集系统的开发。数据采集系统最终实现数据实时采集与显示、单通道数据观测、历史数据查询和数据实时保存等功能[5] 。
3.1 数据采集硬件系统
数据采集系统以PLC 为核心，结合传感器、模拟量输入模块、交换机构成环形数据采集网络。温度信号与压力信号均为模拟量信号，通过传感器输出后均为4 ～ 20mA 电流，通过模拟量传输模块进入环形以太网，考虑到数据传输较远，信号衰减较强，采用了光纤传输[6] 。振动信号的传输是通过D 网实现的。振动传感器采集到振动信号后传输至6 通道通频振动监测器， 6 通道通频振动监测器信号通过D 网网线将信号传输至挂接在PLC 控制器上的D 网模块，实现振动信号的采集。翻车机液压系统原有10 路压力信号的读取，是通过与PLC5 控制系统进行通讯获取的， PLC5 控制系统中的交换机用以太网网线连接至新建数据采集系统的交换机，通过MSG 指令实现数据与控制信号的读取。具体数据采集系统拓扑图如图18 所示。

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图18 数据采集系统网络拓扑图
3.2 翻车机液压系统参数在线监测系统客户端
上位机监控界面拟采用Allen-Bradley 公司提供的组态软件Factory Talk View Studio 来开发。监控界面主要功能为：单通道数据实时观测、数据实时保存、历史数据查询、历史数据变化趋势图表分析以及事故报警等[7] 。
4 翻车机液压系统故障诊断专家系统研究
翻车机液压系统故障诊断专家系统的目标是：了解关键液压设备当前的运行状况，判断被监测液压元件的状态变化趋势，诊断被监测液压系统故障的发生部位和故障的严重程度，实现对设备故障早知道、早预报、早诊断，把故障消灭在萌芽之中。目的是提高设备运行完好率、减少设备停机时间及降低维修成本[8] 。翻车机液压故障诊断专家系统是一个基于数据和知识的智能推理系统，它将现场采集的压力信号进行处理，根据数据的变化特点，与诊断规则逐条匹配，如果匹配成功则输出诊断结果。翻车机液压系统故障诊断专家系统采用VB 语言进行研发，主要包括在线诊断和离线诊断。
4.1 在线诊断功能
在线诊断是专家系统的主要功能，它不需要人为参与，可以实现翻车机工作过程中的实时诊断，并将诊断结果保存到数据库中，方便以后查找。诊断结果图中包含故障原因、故障解决建议和故障推理分析三个文本框，如图19 所示。故障推理分析是对压力数据到诊断结果的推理，便于操作人员更好地理解诊断原理，并且列出发生故障时系统的关键参数。

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图19 在线诊断结果图
4.2 离线诊断功能
离线诊断功能是针对翻车机压车缸和靠车缸打开和关闭动作进行分别检测的故障诊断程序，可以满足实际维修过程的检测目的。该程序是将一个翻车周期的所有压力数据保存下来，再点击开始诊断按钮，程序便将数据进行分类分析，如果液压系统存在故障则输出诊断结果。它满足闭端压车系统、闭端靠车系统和开端压车系统单独动作的诊断，但它需要操作人员进行适当操作，保证每次诊断只读取一个翻车周期的数据。窗口上部显示三个系统的工作状态，当系统出现故障时，将故障原因、解决建议和故障推理分析一并给出。