CN202226500U

CN202226500U - 基于专家的矿井提升机故障诊断

Info

Publication number: CN202226500U
Application number: CN2011203020140U
Authority: CN
Inventors: 姜建国; 左东升; 戴鹏; 徐亚军; 吴玮; 王贵峰; 罗
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-08-18

Abstract

本实用新型提出一种基于专家***的矿井提升机故障诊断***，包括：一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号；一推理机，用于将采集到的直流电机的实时工作状态信息与知识库中的信息进行比对，并判别提升机是否存在故障，所述推理机又进一步包括：十四片通用接口芯片，均与故障信息源连接；一译码器，分别与十四片通用接口芯片连接；一可编程接口芯片，分别与所述译码器、所有通用接口芯片及知识库相连，用于将通用接口芯片传输来的工作状态信息与知识库中的信息进行比对，并获取动作信号，以及通过所述译码器控制十四片通用接口芯片的选通。本实用新型可靠性高，可以有效延长机械寿命，提高生产率。

Description

基于专家***的矿井提升机故障诊断***

技术领域

本实用新型涉及一种矿井提升机故障诊断***，特别涉及一种基于专家***的矿井提升机故障诊断***。

背景技术

矿井提升设备是矿井生产中的关键设备，能否安全、经济、高效地运行与它合理的使用，精心的维护检修、科学的监测控制息息相关。现有的煤矿提升机的技术水平参差不齐，且提升机故障原因多种多样，一旦发生故障难以及时做出准确的保护动作。

早期的故障诊断装置是利用继电器线路来实现的，其对提升机的安全运行起到了一定的监视和保护作用，但是基于继电器的安全回路线路复杂、位置分散、稳定性不够、灵活性差，且将故障保护分成安全制动和报警两部分，保护手段单一，造成***频繁的紧急制动，加快了机械磨损，不利于安全运行，因此在实际使用时存在着种种缺陷，需要一种有效的实时的故障诊断方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于专家***的矿井提升机故障诊断***，以解决现有的矿井提升机安全保护***功能单一、故障查找困难的问题。

本实用新型提出一种基于专家***的矿井提升机故障诊断***，包括

一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号；

一推理机，用于将采集到的直流电机的实时工作状态信息与知识库中的信息进行比对，并判别提升机是否存在故障；

所述推理机又进一步包括：

十四片通用接口芯片，均与故障信息源连接；

一译码器，分别与十四片通用接口芯片连接；

一可编程接口芯片，分别与所述译码器、所有通用接口芯片及知识库相连，用于将通用接口芯片传输来的工作状态信息与知识库中的信息进行比对，并获取动作信号，以及通过所述译码器控制十四片通用接口芯片的选通。

进一步的，所述通用接口芯片为8212芯片。

进一步的，所述可编程接口芯片为8255A芯片。

进一步的，所述译码器为74LS145芯片。

本实用新型还提出一种基于专家***的矿井提升机故障诊断方法，包括以下步骤：

(1)设置一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号；

(2)监控采集直流电机的工作状态信息；

(3)根据直流电机的工作状态信息判别是否存在故障；

(4)若有故障，则按照预先分类好的故障信息与所述知识库进行比对，并获得对应的动作信号；

(5)若没有故障，则循环监控电机的工作状态。

进一步的，所述故障信息分为紧急断电、断电、紧急停车、停车、延时停车、报警六类。

进一步的，步骤(5)中，循环监控电机的工作状态是指循环监测电机是否处于所述的故障信息下的工作状态。

进一步的，循环监控电机的工作状态是在循环中依次检测：紧急断电→断电→紧急停车→停车→紧急断电→延时停车→紧急断电→断电→紧急停车→报警。

进一步的，步骤(2)之前还包括步骤：按照故障信息，在起动前对所有故障点进行检测。

进一步的，步骤(1)中，在设置所述知识库时，为故障信息与对应的动作信号设置编号。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型对所有故障进行了有效的分类，对各种故障处理方式的实用范围做了新的规定，克服了当前直流提升机安全保护单一的缺点，增加了可靠性，延长了机械寿命，提高了生产率。

2、本实用新型的***容易实现，无需改动原直流提升机的任何部件，便可获得双重的保护功能。

3、本实用新型具有很大的灵活性，对故障点的增减，硬件和软件都很容易修改。

4、本实用新型的知识库可以由Turbo Prolog语言编制，且直接与提升机检测设备接口，因而编程简单，实时性好。

5、本实用新型具有很强的显示功能，提升机运行故障后，立即显示第一故障；故障停车后，可显示所有故障。这为提升机的故障分析提供了可靠的信息，同时，大大减轻了维修的工作量。

附图说明

图1为本实用新型基于专家***的矿井提升机故障诊断***的一种实施例结构图；

图2为本实用新型紧急断电处理顺序的一种实施例示意图；

图3为本实用新型断电1处理顺序的一种实施例示意图；

图4为本实用新型断电3处理顺序的一种实施例示意图；

图5为本实用新型紧急停车处理顺序的一种实施例示意图；

图6为本实用新型停车处理顺序的一种实施例示意图；

图7为本实用新型基于专家***的矿井提升机故障诊断方法的一种实施例流程图；

图8为本实用新型基于专家***的矿井提升机故障诊断方法的另一种实施例流程图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本实用新型。

请参见图1，其为本实用新型基于专家***的矿井提升机故障诊断***的一种实施例结构图，其包括知识库1和推理机2，知识库1用于存储故障信息及对应的动作信号，推理机2用于将采集到的直流电机的实时工作状态信息与知识库1中的信息进行比对，并判别提升机是否存在故障。推理机2又进一步包括十四片通用接口芯片3、译码器4和可编程接口芯片5，十四片通用接口芯片3均与故障信息源连接，译码器4分别与十四片通用接口芯片3连接，可编程接口芯片5分别与所述译码器、所有通用接口芯片3及知识库1相连，用于将通用接口芯片3传输来的工作状态信息与知识库1中的信息进行比对，并获取动作信号，以及通过所述译码器4控制十四片通用接口芯片3的选通。其中，本实施例的通用接口芯片3采用8212芯片，译码器4采用74LS145芯片，可编程接口芯片5采用8255A芯片。

工作时，采集直流提升机的工作状态信号，将得到的故障信号汇总，根据信号的特点采用串并行输入方式，将故障信号源中的信号每次并行输入8个信号。因此针对输入选用14片通用接口芯片3(8212芯片，8×14＝112)，一片译码器4(74LS145芯片)，一块可编程接口芯片5(8255A芯片)。让可编程接口芯片5工作于方式0(mode 0)——基本的输入输出方式，即使A口输入，B口输出，C口输出，B口输出的PB0～PB3作为译码器4的输入，译码器4的输出(0～13)再作为14片8212I/O口的选通信号，被选通的通用接口芯片3便将信息(8个)由可编程接口芯片5的A口输入计算机的控制回路，因此只要根据要求改变B口的输出，就可得到所希望的故障信息。针对输出直接用通用并口板上的两个8255A的C口输出，输出时8255A和8255A^*都工作于按位置位/复位方式。输出动作保护信号至控制回路，故障诊断完成。

本实用新型的***属于人工智能研究的领域之一，通过让电脑模仿人脑从事推理、规划等思维活动，它在预测、诊断、设计、监视、控制等方面都能得到较多的应用。本实用新型的知识库1可以通过Turbo Prolog智能语言来建立，其中知识库储存着从专家那里获得的专门的知识，包括知识的获取、知识的表达方法、建立较小的***原型然后通过实验推广扩大***。推理机则能够根据知识对输入信息推导出正确的答案，而不是简单的搜索，本设计采用产生式专家***，即当外部信息输入后，便在知识库1中自动选择规则，完成匹配、冲突解决、执行规则这三步动作。

直流提升机故障多种多样，构建本***的主要信号共有83种。根据故障的严重程度对所有的信号进行分类，分为六类故障信号以及辅助信号。针对六种不同的故障信号对提升机发出不同的动作信号，分别为：紧急断电、断电、紧急停车、停车、延时停车、报警。具体的故障信号编号以及分类如表1所示：

表1

(1)紧急断电适用于电枢主回路和控制回路的电源故障，一旦出现必须立即处理(动作顺序如图2所示，其中显示的是安全闸(A)、直流快开(B)、速度调节器(C)、电流调节器(D)、交流断路器(E)之间的动作关系，延时t1＝40ms)。

(2)断电分三种情况，断电1(动作顺序如图3，其中显示的是安全闸(A)、直流快开(B)、速度调节器(C)、电流调节器(D)之间的动作关系)、断电2(动作顺序与紧急断电相同)、断电3(动作顺序如图4，其中显示的是安全闸(A)、直流快开(B)、速度调节器(C)、电流调节器(D)、电枢交流开关(F)、磁场交流开关(G)、磁场调节器(H)之间的动作关系，延时t1＝40ms，t2＝50ms。)分别对应于直流电枢回路、交流电枢回路、磁场主回路。

(3)紧急停车主要适用于电机超速、电机过载、极限温度到等(动作顺序如图5，其中显示的是给定(I)、零速检测(J)、安全闸(A)、速度调节器(C)、电流调节器(D)之间的动作关系，状态S1为以极限电流电气制动)。

(4)停车主要适用于过流、电机轴润滑等(动作顺序如图6，其中显示的是给定切换(K)、零速检测(J)、安全闸(A)、速度调节器(C)、电流调节器(D)之间的动作关系，其中状态S2为以停车电流电气制动)。

(5)延时停车主要适用于制动油故障，限幅电路故障等，延时时间为20s，延时后按停车处理。每延时1s，各检测一次“紧急断电”、“断电”、“紧急停车”、“停车”，延时15s后，再取一次故障信息，若判别仍是源故障则处理，若故障回复则继续执行下面的程序。

(6)报警主要适用于绝缘、过热等。

根据故障信号的分类情况进行编程，实现直流电机的故障诊断。***的功能取决于直流提升机的工况，具有下列五项功能：

1.直流提升机合闸顺序控制：此功能通过两条途径来实现，一是由软件“合闸顺序控制”自动实现，另一种是由司机手动按顺序合闸，两条途径可由“菜单(menu)”上的“自动合闸”和“已手动合闸”选择。

合闸顺序：

(1)励磁交流开关合闸

(2)延时500ms，解锁励磁整流器脉冲

(3)解锁励磁调节器

(4)延时100ms后，交流电枢断路器合闸

(5)延时500ms后，直流快开合闸

(6)延时500ms后，解锁电枢脉冲

(7)延时10ms后，解锁速度调节器

2.起动前故障检测

为了安全起见，在起动前，必须对所有的故障点进行检测，若无故障显示“准备起动”，才进入起动，否则显示响应故障点的编号、故障名称，而且无法起动。

3.起动监控

进入起动后，起动监控实现如下功能：

(1)自动、手动选择(指给定和松闸)

(2)给定与松闸之间的联锁监控

(3)运行方向监控

(4)堵转监控

(5)逆转监控

监控参数如表2所示：

表2

4.运行监控

运行监控程序在一个循环中依次检测：紧急断电→断电→紧急停车→停车→紧急断电→延时停车→紧急断电→断电→紧急停车→报警。运行过程中若无故障，运行监控程序则不断循环地检测故障点状态，直到人为停车。若出现故障则按其分类做出相应的处理，并显示这些初始故障的编号及名称。

5.故障停车后，故障检测

在运行过程中，一旦出现故障，监控程序便按故障的类别进行处理，并显示初始故障，但在处理过程中可能会出现新的故障。在故障停车后，为了便于在停车后维修，可在“菜单”中选择“故障检测”，它能显示所有故障的编号及类型。

故障及其处理的知识表达(即软件实现)：

用产生式规则来表达故障及其诊断知识。即将知识分成事实和规则。这儿的事实便是故障信息，用谓词fault表示，其变量为故障编号及故障名称，即fault(No.，Name)。而规则便是诊断推理的依据，用“if...then...”的形式表示。主要规则如表3所示：

表3

***的测试：

运行时间的测试(用内部谓词time来测试)

无故障时，整个程序(包括起动前故障检测、起动监控、运行监控)运行时间为430ms，其中运行监控程序(包括三次紧急断电检测，两次断电检测，两次紧急停车检测，一次停车检测，一次延时停车检测，一次报警检测)占210ms。无故障时的紧急断电检测程序运行时间≤10ms，有故障时的紧急断电检测程序(发出所有对应的控制指令)运行时间为21ms。

本实用新型另提出一种基于专家***的矿井提升机故障诊断方法，如图7所示，其包括以下步骤：

S701，设置一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号。所述故障信息分为紧急断电、断电、紧急停车、停车、延时停车、报警六类。

S702，监控采集直流电机的工作状态信息。

S703，根据直流电机的工作状态信息判别是否存在故障。

S704，若有故障，则按照预先分类好的故障信息与所述知识库进行比对，并获得对应的动作信号。

S705，若没有故障，则循环监控电机的工作状态。循环监控电机的工作状态是指循环监测电机是否处于所述的故障信息下的工作状态，即在循环中依次检测：紧急断电→断电→紧急停车→停车→紧急断电→延时停车→紧急断电→断电→紧急停车→报警。

请参见图8，其为本实用新型基于专家***的矿井提升机故障诊断方法的另一种实施例流程图，其包括以下步骤：

S801，设置一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号，并为故障信息与对应的动作信号设置编号。所述故障信息分为紧急断电、断电、紧急停车、停车、延时停车、报警六类。

S802，按照故障信息，在起动前对所有故障点进行检测。

S803，监控采集直流电机的工作状态信息。

S804，根据直流电机的工作状态信息判别是否存在故障。

S805，若有故障，则按照预先分类好的故障信息与所述知识库进行比对，并获得对应的动作信号。

S806，若没有故障，则循环监控电机的工作状态。循环监控电机的工作状态是指循环监测电机是否处于所述的故障信息下的工作状态，即在循环中依次检测：紧急断电→断电→紧急停车→停车→紧急断电→延时停车→紧急断电→断电→紧急停车→报警。

可以理解的是，上述实施例的详细说明是为了阐述和解释本实用新型的原理而不是对本实用新型的保护范围的限定。但凡其他不脱离本实用新型的主旨及技术精神的前提下，所完成的均等变化与修饰变更，均应包括于本实用新型所涵盖的权利要求的范围中。

Claims

1.一种基于专家***的矿井提升机故障诊断***，其特征在于，包括：

一知识库，用于存储故障信息及对应的动作信号；

一推理机，用于将采集到的直流电机的实时工作状态信息与知识库中的信息进行比对，并判别提升机是否存在故障，所述推理机又进一步包括：

十四片通用接口芯片，均与故障信息源连接；

一译码器，分别与十四片通用接口芯片连接；

2.如权利要求1所述的基于专家***的矿井提升机故障诊断***，其特征在于，所述通用接口芯片为8212芯片。

3.如权利要求1所述的基于专家***的矿井提升机故障诊断***，其特征在于，所述可编程接口芯片为8255A芯片。

4.如权利要求1所述的基于专家***的矿井提升机故障诊断***，其特征在于，所述译码器为74LS145芯片。