CN116203930A - 一种电气控制检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电气控制检测***及检测方法，属于电气控制技术领域，该电气控制检测***包括：第一检测回路，逻辑判断回路，选择回路，选择回路用于根据输入的控制信号进行功能选择；制动回路，制动回路的输入端与逻辑判断回路的输出端连接，制动回路的另一个输入端与选择回路的输出端连接，制动回路用于产生制动信号，对电机进行制动。在本发明的技术方案实施时，通过设置有第一检测回路，对电机控制***的流通状态进行初步检测，并且还设置有逻辑判断回路和选择回路，该逻辑判断回路和选择回路与第一检测回路的输出端连接，并根据第一检测回路的输出信号进行进一步检测，并发送控制信号到制动回路，实现电机控制***所控制的电机的制动。
Description
技术领域
本申请涉及电气控制技术领域，具体为一种电气控制检测***。
背景技术
电气控制***一般称为电气设备二次控制回路，由若干电器元件组成，实现对某个或某些对象的控制，从而保证设备稳定运行，三相异步电机是一种感应电动机，在其运行过程中需要使用电机控制***对其进行控制，而在该运行过程中，如果构成电机控制***的电器元件出现故障，会导致三相异步电机运行异常，不及时检修的话会影响整个***的运行。
专利号为CN114861948A的中国发明专利公开了一种设备智能自检方法、设备智能自检***以及存储介质，该专利的技术方案中通过采集设备的实时运行数据，并将数据发送到预先构建好的训练数据集中，根据训练数据集的数据进行模型训练，得出***健康评估模型，从而对设备进行健康监测，发现故障后及时提醒。
但是在上述技术方案的实施过程中，发明人发现如下问题：在对设备运行数据的***健康模型训练中，训练模型的数据量大小取决于设备的运行数据量大小，而通常一个满足需求的模型需要大量数据支撑，模型结构灵活性差，在使用的过程中会产生额外冗余，在一些设备运行数据量较小的场景中，模型缺乏数据，准确度难以符合要求。
所以有必要提供一种可匹配多种设备的电气控制检测***及检测方法来解决上述问题。
需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
发明人通过研究发现：上述技术方案中，在对设备运行数据的***健康模型训练中，训练模型的数据量大小取决于设备的运行数据量大小，而通常一个满足需求的模型需要大量数据支撑，模型结构灵活性差，在使用的过程中会产生额外冗余，在一些设备运行数据量较小的场景中，模型缺乏数据，准确度难以符合要求。
基于现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种电气控制检测***，达到可匹配多种设备进行故障检测的效果。
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电气控制检测***，应用于电机控制***的故障检测，该电气控制检测***包括：
第一检测回路，所述第一检测回路用于判断电机控制***的信号流通状态，并输出具有高低电平状态的控制信号；
逻辑判断回路，所述逻辑判断回路与所述第一检测回路的输出端连接，所述逻辑判断回路用于根据第一检测回路的输出结果对电机控制***进行逻辑判断；
选择回路，所述选择回路的其中一个输入端与第一检测回路的输出端连接，所述选择回路的另一个输入端与逻辑判断回路的输出端连接，所述选择回路用于根据输入的控制信号进行功能选择；
制动回路，所述制动回路的输入端与逻辑判断回路的输出端连接，所述制动回路的另一个输入端与选择回路的输出端连接，所述制动回路用于产生制动信号，对电机控制***控制的电机进行制动。
在本发明的技术方案实施时，通过设置有第一检测回路，对电机控制***的流通状态进行初步检测，并且还设置有逻辑判断回路和选择回路，该逻辑判断回路和选择回路与第一检测回路的输出端连接，并根据第一检测回路的输出信号进行进一步检测，并发送控制信号到制动回路，实现电机的制动。
进一步的，所述第一检测回路包括：
信号发生器，所述信号发生器用于产生周期振荡信号；
第一信号调理模块，该第一信号调理模块的输入端与所述信号发生器的输出端连接，该第一信号调理模块的输出端与电机控制***的输入端连接，所述第一信号调理模块用于对输入的周期振荡信号进行幅值放大，并滤除所述周期振荡信号中的噪声；
第二信号调理模块，该第二信号调理模块的输入端连接至电机控制***的输出端，所述第二信号调理模块用于检测电机控制***运行时的信号流通状态，并从输出端输出电平信号；
所述逻辑判断回路包括：
逻辑判断器，该逻辑判断器与所述第二信号调理模块的输出端连接，所述逻辑判断器用于根据所述第二信号调理模块的输出电平信号进行逻辑判断，并输出结果；
其中，所述逻辑判断器为或逻辑，输出高电平信号为***故障，输出低电平信号为***正常。
进一步的，所述制动回路至少包括一个反相器，及与所述反相器连接的相序继电器，所述相序继电器连接有接触器，所述接触器为转动式接触器，在所述相序继电器输出的周期pwm信号作用下实现相序反接。
进一步的，所述选择回路包括高阶优先编码器，所述高阶优先编码器具有一低电平有效的使能端，所述使能端与第二信号调理模块的输出端连接，所述高阶优先编码器的输出端与制动回路的输入端连接，当第二调理模块输出控制信号为低电平信号时，该高阶优先编码器生效，并发送启动信号至制动回路。
进一步的，所述第一信号调理模块包括差分放大模块和带通滤波模块，所述差分放大模块用于对输入的周期振荡信号进行放大，所述带通滤波模块用于滤除输入的周期振荡信号以外的噪声信号。
进一步的，所述第一信号调理模块的输入端用于接收电机控制***输出的信号，并将所述信号的正负周期输入，所述信号调理电路还包括光耦组件，所述光耦组件包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一引脚与第二引脚为信号输入引脚，所述第三引脚为接地引脚，所述第四引脚为电平信号输出引脚。
进一步的，所述第一信号调理模块还设置有保护机构，所述保护机构包括限流电阻和二极管，所述限流电阻串联设置于输入端与光耦组件的输入引脚之间，所述二极管并联设置于第一引脚与第二引脚之间，所述限流电阻用于限制信号调理电路中的瞬时电流，所述二极管用于抑制反向电压对光耦组件的击穿。
进一步的，所述第四引脚连接有高电平信号，并且所述高电平信号与第四引脚之间设置有上拉电阻，所述上拉电阻用于稳定高电平信号状态。
一种设备检测方法，该设备检测方法包括以下步骤：
步骤S1：将电机控制***的输出端连接至第一信号调理电路的输入端，将逻辑判断器连接至光耦组件的第四引脚；
步骤S2：打开信号发生器，输出周期振荡信号，并通过第一信号调理模块进行放大与滤波；
步骤S3：将第一信号调理模块的输出端连接至电机控制***的输入端，并接入放大和滤波后的信号；
步骤S4：选择回路根据输入状态输出不同的控制信号到制动回路；
步骤S5：连接显示设备，并根据输出结果对设备进行检修。
进一步的，所述步骤S1中，电机控制***的输出端与光耦组件的第一引脚和第二引脚连接，并且所述信号的正半周期连接至第一引脚，所述信号的负半周期连接至第二引脚。
本申请的有益效果是：本申请提供的一种电气控制检测***，通过设置有信号发生器，产生可运行于电机控制***中的周期振荡信号，并将该周期振荡信号接入信号调理电路中，根据信号调理电路中设置的光耦组件对电机控制***的信号流通能力进行检测，并将检测结果以电平信号输出，可以应用于不同规格的设备中，达到可对多组设备进行故障检测的效果,并且在该信号调理电路中还设置有保护机构，防止电路中出现反向电压击穿光耦组件，同时通过设置有充放电电容，在光耦组件连接信号的负半周期未导通时，将电平信号转为低电平信号，防止正负半周期接入影响最终检测结果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本申请中一种具有自检功能的电气控制***的整体模块示意图；
图2为图1中第二信号调理模块的电路示意图；
图3为图1中设备检测方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，电气控制检测***包括第一检测回路，该第一检测回路用于判断电机控制***的信号流通状态，该第一检测回路包括信号发生器，该信号发生器用于产生需要的电信号，在本实施例中，该电信号为振幅为1，频率为1.5GHz，初相为0的正弦信号，该信号发生器的型号为HK-LMS-402D，其频率输出范围为1GHz-4GHz，通过编程后输出该频率范围内的电信号。
该信号发生器连接有第一信号调理模块，信号发生器产生的正弦信号经过第一信号调理模块后，进行信号滤波与放大，将正弦信号的最大幅值放大至电机控制***的输入范围中，在本实施例中，该电机控制***所控制的电机为三相异步电动机，具体为三相异步电动机的电机控制***，该三相异步电动机的额定频率为50Hz，并将信号中原始的噪声滤除。
在本发明的另一些实施例中，该电机控制***所控制的电机还可以是直流电动机，该直流电动机的额定频率为50Hz。
在本实施例中，该第一信号调理模块包括差分放大模块和带通滤波模块，所述差分放大模块用于将输入的正弦信号放大至特定倍数，所述带通滤波模块用于滤除输入的正弦信号以外的噪声。
该第一信号调理模块的输出端连接至三相异步电动机的输入端，在本发明实施例中，三相异步电动机的输入端为可变设计，具体的，当需要对整个设备进行检测时，三相异步电动机的输入端为输入信号的输出位置，当需要对局部设备进行检测时，三相异步电动机的输入端为该设备与上一部分设备连接处，三相异步电动机的输出端连接有第二信号调理模块，该第二信号调理模块用于检测待检测电路中的信号流通状态。
如图2所示，该第二信号调理模块包括信号输入口S1、信号输入口S2，两信号输入口用于分别接收需要进行调理的信号，并且信号输入口S1输入信号的正周期，信号输入口S2输入信号的负周期，两信号输入口连接至光耦组件，在本实施例中，该光耦组件的型号为ORPC-814SA-TP-C，两信号输入口与该光耦组件的输入口连接。
信号输入口S1与信号输入口S2之间设置有保护机构，在本实施例中，在信号输入口S1与光耦组件之间设置有保护电阻R1，信号输入口S2与光耦组件之间设置有保护电阻R2，两保护电阻分别用于对相应的输入信号进行保护，防止信号所处的电路中瞬时电流过大烧毁光耦组件，该保护电阻R1与保护电阻R2的阻值可以为100KΩ，另外，在本发明的另一些实施例中，可以通过在信号输入口S1与信号输入口S2之间并联二极管D1，并且该二极管的正极连接信号输入口S2，负极连接信号输入口S1，在电路中出现反向电压时，电流不会击穿光耦组件。
该光耦组件具有四个引脚，其中第一引脚1与信号输入口S1连接，第二引脚2与信号输入口S2连接，在本发明的另一些实施例中，该第二引脚2还可以连接LED组件，并且该第二引脚2连接至LED组件的N脚，作为光耦组件的光源补偿，信号接入后，当光耦组件中信号正常时，该LED组件会发光，作为该电路的信号接入标识，当信号接入后，该LED组件未发光时，信号为正常进入光耦组件中，在光耦组件运行正常的情况下，信号产生异常。
第四引脚4连接有高电平信号，在本实施例中，该高电平信号为3.3V电源，并且该高电平信号与第四引脚4之间连接有上拉电阻R3，在本实施例中，该上拉电阻R3的阻值为100KΩ，用于稳定高电平信号的电平状态，防止因光耦组件内部的三极管漏极开路无法产生高电平信号。
该第四引脚4还连接有电容C1，在本实施例中，该电容C1的规格为2.2uF，电路接电后，电容开始充电，当电路中没有电信号时，电容开始放电，防止因高电平信号失效导致电路不通。
该第四引脚4还连接有逻辑判断回路，该逻辑判断回路用于根据第一检测回路的输出结果对电机控制***进行逻辑判断，该逻辑判断回路包括逻辑判断器，该逻辑判断器用于根据该第二调理电路的输出结果进行判断，在本实施例中，该逻辑判断器为或逻辑，第二调理电路的输出信号进入逻辑判断器后，当判断出信号出现任意一个高电平信号时，逻辑判断器输出为高电平信号，当判断出信号全为低电平信号时，逻辑判断器输出位低电平信号，对应的，高电平信号代表电路中信号未导通，即电路出现故障，低电平信号代表电路中所有元件信号导通，电路正常运行。
该电路的运行原理为：当未接入信号时，光耦组件不导通，光耦组件的第四引脚4为高电平信号输出；
当接入信号时，在信号的正半周期，光耦导通，第三引脚3与第四引脚4之间近似短路，光耦组件的第四引脚4为低电平信号输出，在信号的负半周期，光耦不导通，但是由于电容C1的存在，其充电需要时间，在信号的负半周期内，电容的充电时间远大于负半周期时间，因此第四引脚4仍然是低电平信号输出。
其中，以家用220V交流电为例，家用220V交流电的频率为50Hz，周期为0.02s，其中负半周期为0.01s，电容充电时间，因此，在这个时间内，电容无法充满电，第四引脚4仍为低电平信号输出，并且在本发明的其他实施例中，可以通过更换电容规格或者上拉电阻规格实现对不同频率信号的检测。
该逻辑判断器连接有显示设备，在本发明实施例中，该显示设备型号为0.96LED_7P，该显示设备连接有驱动机构，在本实施例中，该驱动机构为型号SSD1306的驱动芯片，并且该显示设备连接有单片机，通过单片机对数字信号进行采样与转换，具体的，在本实施例中，该单片机型号为STM32F103C8T6，与第二调理模块共用3.3V电源输入，当逻辑判断器输出结果为高电平信号时，显示设备显示“故障”，当逻辑判断器输出结果为低电平信号时，显示设备显示“正常”。
实施例二：
在本发明实施例一的基础上，当显示设备显示“故障”时，表示构成电机控制***的元件出现故障，需要停止电机控制***的运行，在本实施例中，停止运行电机控制***即停止对三相异步电机控制***的供电，但是由于受惯性的影响，停止供电后三相异步电机不会立刻停止转动，在三相异步电机的功率较大时，由于负载较大，继续转动的电机会给电机控制***内部元件造成损坏，因此需添加制动回路，在停止对三相异步电机控制***的供电后，三相异步电机可以尽快停止转动。
该制动回路包括反相器、相序继电器和接触器，该反相器具有两个输入口，分别为输入口Ui1和输入口Ui2，其中输入口Ui1作为电源输入口，并与高电平信号连接，在本实施例中，该高电平信号与本发明实施例一中的3.3V电压相同，作为初始输入电压输入，输入口Ui2作为逻辑信号输入口，该逻辑信号输入口与逻辑判断器的输出端连接。
该反相器还具有两个输出口，分别为输出口Uo1和输出口Uo2，其中输出口Uo1与输出口Uo2分别连接至相序继电器的输入端，当电机控制***出现故障时，输出口Ui1与输出口Uo2同时输入高电平信号，在反相器的作用下，输入的高电平信号转为低电平信号，进入相序继电器后，相序继电器受到低电平信号作用，发送半个周期的pwm信号到接触器，接触器根据接收到的pwm信号旋转半周，实现电机控制***中相序的反接。
相序反接后，三相异步电机转子的旋转方向与定子的旋转方向相反，产生一个与三相异步电机惯性转动相反方向的制动力，降低三相异步电机停止供电后的旋转力。
实施例三：
在本发明实施例二的基础上，第二信号调理模块的输出端还设置有选择回路，该选择回路可以根据输入信号改变电路的连通状态，具体的，该选择回路的输入端与光耦组件的信号输出端连接，当光耦组件中的LED组件未发光时，表示信号接入出现异常，产生一个控制信号，该控制信号为低电平信号。
在本实施例中，该选择回路包括高阶优先编码器，该高阶优先编码器的型号为74LS138，该高阶优先编码器具有一个低电平有效使能端E0，该使能端E0与光耦组件的信号输出端连接，该高阶优先编码器的输出端连接至制动回路的输入端，当该高阶优先编码器生效时，制动回路启动，完成如实施例二的制动过程。
具体的，当该高阶优先编码器的输入信号即光耦组件产生的控制信号为高电平信号时，该高阶优先编码器不生效，此时控制信号实现实施例一的检测过程，当该高阶优先编码器的输入信号即光耦组件产生的控制信号为低电平信号时，该高阶优先编码器生效，控制信号被该高阶优先编码器优先编码，不实现实施例一的检测过程，而是从输出口Uo2发送启动信号到制动回路，停止电机控制***的运行。
该高阶优先编码器还具有一个控制信号输入端E1，该控制信号输入端E1与实施例一中逻辑判断器的信号输出端连接，当使能端E0输入信号为高电平时，该高阶优先编码器不参与控制信号的生成，当逻辑判断器的输出端输出信号为高电平信号，即该电机控制***出现故障时，控制信号输入端E1接收到高电平信号，通过输出口Uo1与制动回路连接，启动该高阶优先编码器的监测功能，判断电机的运转状态，在电机出现反转情况时发出预警，防止电机在制动后出现反转，电机热量无法及时散出，进而损坏电机。
在本实施例中，该高阶优先编码器的两个输入端分别连接光耦组件的输出端与逻辑判断器的输出端，其中，光耦组件的输出信号为低电平时，该高阶优先编码器实现编码输出功能，生成制动回路的启动信号；当光耦组件的输出信号为高电平时，该高阶优先编码器的编码输出功能被抑制，使能端E0无效，控制信号输入端E1接收来自逻辑判断器输出的控制信号；当逻辑判断器输出的控制信号为低电平时，表示电路中信号正常流通，控制信号输入端E1被抑制，该高阶优先编码器不参与本***，当逻辑判断器输出的控制信号为高电平时，电路中信号流通状态出现异常，控制信号输入端E1生效，该高阶优先编码器对电机的运转状态进行监测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电气控制检测***，应用于电机控制***的故障检测，其特征在于：该电气控制检测***包括：
第一检测回路，所述第一检测回路用于判断电机控制***的信号流通状态，并输出具有高低电平状态的控制信号；
逻辑判断回路，所述逻辑判断回路与所述第一检测回路的输出端连接，所述逻辑判断回路用于根据第一检测回路的输出结果对电机控制***进行逻辑判断；
选择回路，所述选择回路的其中一个输入端与第一检测回路的输出端连接，所述选择回路的另一个输入端与逻辑判断回路的输出端连接，所述选择回路用于根据输入的控制信号进行功能选择；
制动回路，所述制动回路的输入端与逻辑判断回路的输出端连接，所述制动回路的另一个输入端与选择回路的输出端连接，所述制动回路用于产生制动信号，对电机控制***控制的电机进行制动。
2.根据权利要求1所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述第一检测回路包括：
信号发生器，所述信号发生器用于产生周期振荡信号；
第一信号调理模块，该第一信号调理模块的输入端与所述信号发生器的信号输出端连接，该第一信号调理模块的输出端与电机控制***的输入端连接，所述第一信号调理模块用于对输入的周期振荡信号进行幅值放大，并滤除所述周期振荡信号中的噪声；
第二信号调理模块，该第二信号调理模块的输入端连接至电机控制***的信号输出端，所述第二信号调理模块用于检测电机控制***运行时的信号流通状态，并从第二信号调理模块的输出端输出电平信号；
所述逻辑判断回路包括：
逻辑判断器，该逻辑判断器与所述第二信号调理模块的输出端连接，所述逻辑判断器用于根据所述第二信号调理模块的输出电平信号进行逻辑判断，并输出结果；
其中，所述逻辑判断器为或逻辑，输出高电平信号为***故障，输出低电平信号为***正常。
3.根据权利要求1所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述制动回路至少包括一个反相器，及与所述反相器连接的相序继电器，所述相序继电器连接有接触器，所述接触器为转动式接触器，所述接触器在所述相序继电器输出的周期pwm信号作用下实现相序反接。
4.根据权利要求1所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述选择回路包括高阶优先编码器，所述高阶优先编码器具有一低电平有效的使能端，所述使能端与第二信号调理模块的输出端连接，所述高阶优先编码器的输出端与制动回路的输入端连接，当第二调理模块输出控制信号为低电平信号时，该高阶优先编码器生效，并发送启动信号至制动回路。
5.根据权利要求1所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述第一信号调理模块包括差分放大模块和带通滤波模块，所述差分放大模块用于对输入的周期振荡信号进行放大，所述带通滤波模块用于滤除输入的周期振荡信号以外的噪声信号。
6.根据权利要求5所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述第一信号调理模块的输入端用于接收电机控制***输出的信号，并将所述信号的正负周期输入，所述信号调理电路还包括光耦组件，所述光耦组件包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一引脚与第二引脚为信号输入引脚，所述第三引脚为接地引脚，所述第四引脚为电平信号输出引脚。
7.根据权利要求5所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述第一信号调理模块还设置有保护机构，所述保护机构包括限流电阻和二极管，所述限流电阻串联设置于所述第一信号调理模块的输入端与光耦组件的输入引脚之间，所述二极管并联设置于第一引脚与第二引脚之间，所述限流电阻用于限制信号调理电路中的瞬时电流，所述二极管用于抑制反向电压对光耦组件的击穿。
8.根据权利要求6所述的一种电气控制检测***，其特征在于：所述第四引脚连接有高电平信号，并且所述高电平信号与第四引脚之间设置有上拉电阻，所述上拉电阻用于稳定高电平信号状态。
9.一种如权利要求2至8中任一项所述的电气控制检测***的检测方法，其特征在于：检测方法包括以下步骤：
步骤S1：将电机控制***的输出端连接至第一信号调理电路的输入端，将逻辑判断器连接至光耦组件的第四引脚；
步骤S2：打开信号发生器，输出周期振荡信号，并通过第一信号调理模块进行放大与滤波；
步骤S3：将第一信号调理模块的输出端连接至电机控制***的输入端，并接入放大和滤波后的信号；
步骤S4：选择回路根据输入状态输出不同的控制信号到制动回路；
步骤S5：连接显示设备，并根据输出结果对设备进行检修。
10.根据权利要求9所述的一种检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，电机控制***的信号输出端与光耦组件的第一引脚和第二引脚连接，并且所述信号的正半周期连接至第一引脚，所述信号的负半周期连接至第二引脚。
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