CN101441475B - 一种电气控制电路的故障诊断装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电气控制电路的故障诊断装置，所述装置包括传感器、中央处理单元、以及显示器；所述传感器接在控制电路电源与电气控制电路之间，用于检测得到电气控制电路的电磁阀或继电器的实际电流信号，依次发送至中央处理单元；所述中央处理单元按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器；接收传感器发送的电磁阀或继电器的实际电流信号，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息。本发明还提供了一种电气控制电路的故障诊断方法。采用所述装置及方法，能够快速、简便且精确的对电气控制电路的故障进行诊断。
Description
技术领域
本发明涉及故障诊断领域，特别是涉及一种电气控制电路的故障诊断装置及方法。
背景技术
现今工程机械领域，经常采用包括大量电磁阀或继电器的可编程控制器电气控制***。
常用的电气控制***往往包括几十个、甚至于上百个电磁阀或继电器。当其中某个电磁阀或继电器发生故障时，都有可能影响整个电气控制***的正常工作。因此，及时判断电气控制***的故障原因，确定发生故障的电磁阀或继电器，对保障电气控制***正常工作是非常重要的。
现有技术中，一般采用电气人员依靠经验查找故障点的方式对电气控制***进行故障诊断。
电气人员首先查看控制电磁阀或继电器的电气回路是否存在问题；若电气回路正常，接着检查电磁阀或继电器是否得电、以及电磁阀或继电器的磁铁是否吸合等。
但是，由于电气控制***包括的电磁阀或继电器数量一般都比较多，采用人工方式进行故障诊断，工作量非常大，需要耗费电气人员很长的工作时间。对于安装位置比较隐蔽的电磁阀或继电器，很难直接对其进行故障判断，增加了诊断过程的复杂性。同时，采用人工方式进行故障诊断，电气人员凭借经验查找故障点，很容易在诊断过程中出现错误或遗漏，致使故障诊断的精确度比较低。
因此，如何实现对电气控制***故障的快速、简便且精确诊断，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电气控制电路的故障诊断装置及方法，能够快速、简便且精确的对电气控制电路的故障进行诊断。
本发明提供了一种电气控制电路的故障诊断装置，所述装置用于诊断包含至少一个电磁阀和/或至少一个继电器的电气控制电路是否发生故障；所述装置包括传感器、中央处理单元、以及显示器，巡检控制继电器；
所述传感器接在控制电路电源与电气控制电路之间，用于检测得到电气控制电路的电磁阀或继电器的实际电流信号，依次发送至中央处理单元；
所述中央处理单元，用于电气控制电路处于故障诊断工作状态时，输出控制脉冲至巡检控制继电器；按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器；接收传感器发送的电磁阀或继电器的实际电流信号，结合***电压计算得到所述电磁阀或继电器的实际阻抗值，与所述电磁阀或继电器的正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息；
所述巡检控制继电器的输入端与常闭触点接在控制电路电源与电气控制电路之间，其常闭触点接传感器，其线圈接中央处理单元的数字信号输出端，用于接收到中央处理单元输出的控制脉冲后动作，闭合常开触点。
优选地，所述装置进一步包括显示器；所述显示器用于显示故障电磁阀或继电器的信息。
优选地，判断电磁阀或继电器是否发生故障的依据为：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常；
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路；
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路；
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
优选地，所述故障电磁阀或继电器的信息包括故障点和故障类型。
优选地，所述传感器输入信号为0～5A，其检测电流范围为4～20mA。
本发明还提供了一种电气控制电路的故障诊断方法，所述方法采用所述的装置对电气控制电路进行故障诊断；所述方法包括：
选择电气控制电路工作状态；
选择进行故障诊断时，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器；
检测被触发的电磁阀或继电器的实际电流值；
根据所述实际电流值，结合***电压，计算电磁阀或继电器的实际阻抗值；
将所述电磁阀或继电器的实际阻抗值与正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；
输出故障电磁阀或继电器信息。
优选地，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障包括：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常；
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路；
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路；
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明所述电气故障诊断装置及方法，用于诊断包含至少一个电磁阀和/或至少一个继电器的电气控制电路是否发生故障；所述装置包括传感器和中央处理单元。中央处理单元按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器，采用传感器检测得到每个被触发的电磁阀或继电器的实际电流信号，依据电磁阀或继电器的阻抗特性，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息。
采用本发明所述装置，能够实现对电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的工作状态的自动诊断，由此能够快速、简便的实现电气控制电路的故障诊断。
同时，采用本发明所述装置，能够准确获得电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的当前工作状态，由此准确判断电磁阀或继电器是否发生故障，实现对电气控制电路故障的精确诊断。
附图说明
图1为本发明第一实施例所述电气控制电路的故障诊断装置结构图；
图2为本发明所述传感器结构图；
图3为本发明第二实施例所述电气控制电路的故障诊断装置结构图；
图4为本发明所述电气故障的诊断装置结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明所述电气故障诊断装置，用于诊断包含至少一个电磁阀和/或至少一个继电器的电气控制电路是否发生故障；所述装置包括传感器和中央处理单元。中央处理单元按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器，采用传感器检测得到每个被触发的电磁阀或继电器的实际电流信号，依据电磁阀或继电器的阻抗特性，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息。
参照图1，为本发明第一实施例所述电气控制电路的故障诊断装置结构图。
图1所示电气控制***包括电气故障诊断装置1和电气控制电路2。电气控制电路2包含至少一个电磁阀和/或至少一个继电器。电气故障诊断装置1用于检测电气控制电路2中的电磁阀和/或继电器是否发生故障。
电气故障诊断装置1包括：传感器11和中央处理单元12。
参照图2，为本发明所述传感器结构图。
传感器11用于采集电流，其包括6个管脚。1#和2#管脚为信号输入端，用于输入0～5A电流信号。3#和4#管脚为电源接入端，通过外接24V独立电源启动工作。5#和6#管脚为信号输出端，用于输出4～20mA电流信号。
参见图1，传感器11的1#信号输入端接控制电路电源3，其2#信号输入端接电气控制电路2。传感器11的电源接入端接24V独立电源。传感器11的5#信号输出端接中央处理单元12的模拟信号输入端。
传感器11用于检测得到电气控制电路2的电磁阀或继电器的实际电流信号，依次发送至中央处理单元12。
传感器11输入信号为0～5A，输出信号为4～20mA。传感器11采用24V独立电源供电，不受电气控制电路2的影响。
中央处理单元12的数字信号输出端与电气控制电路2相连。
其中，中央处理单元12的数字信号输出端的每一个接口对应接电气控制电路2中的一个电磁阀或继电器的信号输入端。
中央处理单元12的数字信号输出端按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路2中的每个电磁阀或继电器。
电气控制电路2中的电磁阀或继电器被中央处理单元12依次触发后，传感器11检测得到电气控制电路2输出的电磁阀或继电器的实际电流信号，依次反馈给中央处理单元12。
中央处理单元12接收到传感器11反馈回的电气控制电路2中电磁阀或继电器的实际电流信号，转化为数字信号，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障，输出故障电磁阀或继电器的信息。
同一时间，中央处理单元12输出一个触发脉冲，触发一个电磁阀或继电器，传感器11检测得到所述被触发的电磁阀或继电器的电流信号，反馈回中央处理单元12，中央处理单元12对所述电磁阀或继电器的工作状态进行判断，若所述电磁阀或继电器工作正常，输出下一个触发脉冲，触发下一个电磁阀或继电器，继续进行诊断，直至检测完电气控制电路2中的每一个电磁阀或继电器；若所述电磁阀或继电器故障，输出故障信息，并输出下一个触发脉冲，触发下一个电磁阀或继电器，继续进行诊断。
优选地，中央处理单元12确定发生故障的电磁阀或继电器的故障类型，并输出。
优选地，电气故障诊断装置1进一步包括显示器13。显示器13与中央处理单元12相连，用于显示输出故障电磁阀或继电器的信息。
故障电磁阀或继电器的信息包括故障点信息、故障类型等。
故障点信息为发生故障的电磁阀或继电器的位置，即哪一个电磁阀或继电器发生了故障。
由电气常识可知，电磁阀或继电器的阻抗值会随温度的变化而变化。但是其阻抗值的变化是存在一定规律的，其变化具有一定的范围。若电磁阀或继电器的阻抗值的变化值超出一定范围，可以判断电磁阀或继电器出现故障。本发明所述装置即为根据电磁阀或继电器的上述特性对其工作状态进行判断。
中央处理单元12接收传感器11发送的电磁阀或继电器的实际电流信号，转化为数字信号，结合***电压计算得到所述电磁阀或继电器的实际阻抗值，与所述电磁阀或继电器的正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障。
采用下述公式计算得到电磁阀或继电器的实际阻抗值：
i1_i＝***电压/第i个电磁阀或继电器的实际电流值
r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
判断电磁阀或继电器是否发生故障的依据为：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常。
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路。
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路。
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
在实际应用中，不同型号不同厂家的电磁阀或继电器的正常阻抗值一般均不相同。在故障诊断前结合电磁阀或继电器的生产厂家给定的阻抗值和试验获得的数据具体确定每个电磁阀或继电器的正常阻抗值，按照预设的规则存入中央处理单元12，作为判断电磁阀或继电器是否发生故障的依据。
优选地，本发明采用的传感器输出信号为4～20mA电流信号，当诊断装置线路发生故障时，例如传感器11到中央处理单元12的模拟信号输入端断路等，此时中央处理单元12将检测不到4～20mA的电流信号。
由此，当中央处理单元12检测不到4～20mA范围内的电流信号时，可以推断为测试线路发生异常。
优选地，对于包括大量电磁阀或继电器的电气控制电路2，例如包括几十个、甚至更多，若中央处理单元12同时检测得到电气控制电路2中的每个电磁阀或继电器均存在断路故障，则可以推断为控制电路电源3保险烧断或电路处于急停状态。
优选地，对于电气控制电路2，假定部分电磁阀或继电器接电路紧停，而其他电磁阀或继电器没有接紧停。当电气控制电路2处于故障诊断状态时，按下紧停按钮，但接电路紧停的部分电磁阀或继电器仍有电流信号输出，可以推断出电气控制电路2的电源接线发生了故障，其供电电源线可能由于装配错误或疏忽，错误的接到其他供电电源上，从而致使电气控制电路2实施紧停时不能有效进行快速切断。
采用本发明所述装置，能够实现对电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的工作状态的自动诊断，由此能够快速、简便的实现电气控制电路的故障诊断。
同时，采用本发明所述装置，能够准确获得电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的当前工作状态，由此准确判断电磁阀或继电器是否发生故障，实现对电气控制电路故障的精确诊断。
参照图3，为本发明第二实施例所述电气控制电路的故障诊断装置结构图。
实施例二所述电气故障诊断装置与实施例一的区别在于，所述装置进一步包括巡检控制继电器14。
巡检控制继电器14的输入端接控制电路电源3，其常闭触点接传感器11的2#信号输入端与电气控制电路2，其常开触点接传感器11的1#信号输入端。巡检控制继电器14的线圈接中央处理单元12的一个数字信号输出端。
当电气控制电路2处于正常工作状态时，巡检控制继电器14不动作，其常开触点断开，常闭触点闭合。通过控制电路电源3为电气控制电路2供电，使电气控制电路2正常运行。
当电气控制电路2处于故障诊断工作状态时，中央处理单元4输出触发脉冲至巡检控制继电器14，使巡检控制继电器14动作，常开触点闭合，常闭触点断开。此时，电气控制电路2通过传感器11与控制电路电源3相连。
中央处理单元12按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路2中的电磁阀或继电器。
电气控制电路2中的电磁阀或继电器被中央处理单元12依次触发后，传感器11检测得到电气控制电路2中每个电磁阀或继电器的实际电流信号，并将所述电流信号依次反馈给中央处理单元12。
中央处理单元12接收传感器11反馈回的电气控制电路2中每个电磁阀或继电器的实际电流信号，转化为数字信号，判断所述电磁阀或继电器是否正常，并将所述发生故障的电磁阀或继电器、以及其故障类型发送至显示器13进行显示。
采用实施例二所述装置，通过巡检控制继电器14能够实现电气控制电路2正常工作状态和故障诊断状态的自动切换，可以更加简便、快速的实现对电气控制电路2的故障诊断。
本发明还提供了一种电气控制电路的故障诊断方法。
本发明所述电气故障诊断方法，按照预设的顺序依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器，检测得到每个被触发的电磁阀或继电器的实际电流信号，依据电磁阀或继电器的阻抗特性，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息。
参照图4，为本发明所述电气故障的诊断装置结构图。
步骤401：按照预设的顺序，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器。
步骤402：检测被触发的电磁阀或继电器的实际电流信号。
步骤403：根据检测得到的电磁阀或继电器的实际电流信号，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障。
步骤404：输出故障电磁阀或继电器信息。
优选地，在步骤401依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器之前进一步包括：
选择电气控制电路工作状态；
当选择进行故障诊断时，再执行步骤401，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器。
优选地，步骤403中采用下述步骤判断所述电磁阀或继电器是否发生故障：
步骤403a：根据所述实际电流值结合***电压，计算电磁阀或继电器的实际阻抗值；
步骤403b：将所述电磁阀或继电器的实际阻抗值与正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障。
判断所述电磁阀或继电器是否发生故障的依据为：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常；
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路；
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路；
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值
采用本发明所述方法，能够实现对电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的工作状态的自动诊断，由此能够快速、简便的实现电气控制电路的故障诊断。
同时，采用本发明所述方法，能够准确获得电气控制电路中每一个电磁阀或继电器的当前工作状态，由此准确判断电磁阀或继电器是否发生故障，实现对电气控制电路故障的精确诊断。
以上对本发明所提供的一种电气控制电路的故障诊断装置及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种电气控制电路的故障诊断装置，其特征在于，所述装置用于诊断包含至少一个电磁阀和/或至少一个继电器的电气控制电路是否发生故障；所述装置包括传感器、中央处理单元、以及显示器，巡检控制继电器；
所述传感器接在控制电路电源与电气控制电路之间，用于检测得到电气控制电路的电磁阀或继电器的实际电流信号，依次发送至中央处理单元；
所述中央处理单元，用于电气控制电路处于故障诊断工作状态时，输出控制脉冲至巡检控制继电器；按照预设的顺序输出触发脉冲，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器；接收传感器发送的电磁阀或继电器的实际电流信号，结合***电压计算得到所述电磁阀或继电器的实际阻抗值，与所述电磁阀或继电器的正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；输出故障电磁阀或继电器的信息；
所述巡检控制继电器的输入端与常闭触点接在控制电路电源与电气控制电路之间，其常闭触点接传感器，其线圈接中央处理单元的数字信号输出端，用于接收到中央处理单元输出的控制脉冲后动作，闭合常开触点。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括显示器；所述显示器用于显示故障电磁阀或继电器的信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，判断电磁阀或继电器是否发生故障的依据为：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常；
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路；
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路；
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障电磁阀或继电器的信息包括故障点和故障类型。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器输入信号为0～5A，其检测电流范围为4～20mA。
6.一种电气控制电路的故障诊断方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的装置对电气控制电路进行故障诊断；所述方法包括：
选择电气控制电路工作状态；
选择进行故障诊断时，依次触发电气控制电路中的每个电磁阀或继电器；
检测被触发的电磁阀或继电器的实际电流值；
根据所述实际电流值，结合***电压，计算电磁阀或继电器的实际阻抗值；
将所述电磁阀或继电器的实际阻抗值与正常阻抗值比较，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障；
输出故障电磁阀或继电器信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，判断所述电磁阀或继电器是否发生故障包括：
当0.8×r0_i＜r1_i＜1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器工作正常；
当r1_i＜0.8×r0_i时，第i个电磁阀或继电器断路；
当r1_i＞1.2×r0_i时，第i个电磁阀或继电器短路；
其中，r0_i表示第i个电磁阀或继电器的正常阻抗值；r1_i表示第i个电磁阀或继电器的实际阻抗值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yi Xiaogang Inventor after: Zhou Xiang Inventor after: Shi Peike Inventor after: Hu Donghua Inventor before: Zhou Xiang Inventor before: Shi Peike Inventor before: Hu Donghua |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHOU XIANG SHI PEIKE HU DONGHUA TO: YI XIAOGANG ZHOU XIANG SHI PEIKE HU DONGHUA |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |