离子氮化设备故障诊断系统

摘要

本发明公开了一种离子氮化设备故障诊断系统，属于离子氮化领域。所述系统包括：与离子氮化设备相连的现场检测装置、与所述现场检测装置连接的诊断装置；所述现场检测装置，用于获取所述离子氮化设备的各个节点的参数，所述节点包括所述离子氮化设备的电源系统、动作控制板和真空系统中的电路、以及所述离子氮化设备的炉体和阴阳极，所述节点的参数包括节点的电流值、节点的电压值、节点的开关量数据、节点温度、节点真空度，所述开关量数据包括接通和断开；诊断装置，用于根据所述节点的参数判断所述离子氮化设备是否发生故障，并输出诊断结果。故障诊断准确效率高，便于后续维修。

说明书

技术领域

本发明涉及离子氮化领域，特别涉及一种离子氮化设备故障诊断系统。

背景技术

离子氮化设备是利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面强化形成氮化 层，以使金属材料达到表面硬化的设备。

以离子氮化炉为例，离子氮化炉由炉体、电源系统、动作控制板、真空系 统、供气系统、工艺控制系统五部分组成。炉体由炉盖、筒体、炉底盘和底架 组成，其中炉盖、筒体、炉底盘夹层通冷却水，炉内设有不锈钢、合金铝双层 隔热屏，炉体上设有双层钢化玻璃，以供离子氮化过程中观察炉内情况之用。 真空系统一般由两台旋片式真空泵及串有碟阀的管道系统组成，碟阀的作用是 通过关闭或旋转不同的角度调节抽气量以维持炉内压强。供气系统的供气管进 口设在筒体上。工艺控制系统用来控制炉内的温度和压力，且通过阴阳极为离 子氮化提供离子源。电源系统为上述真空泵和工艺控制系统提供电源。动作控 制板用于控制各个系统的开关。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

离子氮化炉的故障不能及时发现，且在离子氮化炉出现故障时，故障诊断 和维修都是依靠维修人员的经验来进行，维修成本高，且容易影响企业的生产。

发明内容

为了解决现有技术中离子氮化设备的故障不能及时发现，且在离子氮化设 备出现故障时，故障诊断和维修都是依靠维修人员的经验来进行的问题，本发 明实施例提供了一种离子氮化设备故障诊断系统。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种离子氮化设备故障诊断系统，所述系统包括：与 离子氮化设备相连的现场检测装置、与所述现场检测装置连接的诊断装置；

所述现场检测装置，用于获取所述离子氮化设备的节点的参数，所述离子 氮化设备的节点包括所述离子氮化设备的电源系统、动作控制板和真空系统中 的电路、以及所述离子氮化设备的炉体和阴阳极，所述节点的参数包括节点的 电流值、节点的电压值、节点的开关量数据、节点温度以及节点真空度，所述 开关量数据包括接通和断开；

诊断装置，用于根据所述节点的参数判断所述离子氮化设备是否发生故障， 并输出诊断结果，所述诊断结果用于指示所述离子氮化设备是否发生故障，且 在所述离子氮化设备发生故障时，指示故障的位置以及故障类型。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

设于所述离子氮化设备的电源系统、动作控制板和真空系统中的电路上的 附加器件，以及与所述附加器件相连的采集电路，所述附加器件包括隔离继电 器、交流电流传感器、交流电压传感器、直流电流传感器和直流电压传感器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

用于检测所述电源系统中总控制电源是否接通的第一隔离继电器；

用于检测所述电源系统中高压接触器是否接通的第二隔离继电器；

用于检测所述电源系统中三相电源是否正常的第三隔离继电器、第四隔离 继电器和第五隔离继电器；

用于检测所述电源系统中变压器工作情况的多个交流电流传感器和交流电 压传感器；

用于检测所述阴阳极电流的直流电流传感器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

温度检测电路，用于检测所述炉体内的温度，所述温度检测电路包括设于 所述炉体内的温度传感器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

真空度检测电路，用于检测所述炉体内的真空度，所述真空度检测电路包 括设于所述炉体内的真空度传感器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置与所述诊断装置 通过网络连接。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

第一传输模块，用于将所述节点的参数发送给所述诊断装置，并接收所述 诊断装置发送的所述诊断结果；

输出模块，用于输出所述第一传输模块接收到的所述诊断结果。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述诊断装置包括：

第二传输模块，用于接收所述现场检测装置发送的所述节点的参数，并将 所述诊断结果发送给所述现场检测装置。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述诊断装置，包括：

指令生成模块，用于生成测试指令，所述测试指令用于指示所述现场检测 装置获取所述离子氮化设备的节点的参数。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述现场检测装置包括：

预警模块，用于在所述诊断结果指示所述离子氮化设备出现故障时，进行 报警。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置与离子氮化设备相连的现场检测装置、与现场检测装置连接的诊 断装置，该现场检测装置用于获取离子氮化设备的节点的参数，诊断装置用于 根据节点的参数判断离子氮化设备是否发生故障，并输出诊断结果；节点的参 数包括节点的电流值、节点的电压值、节点的开关量数据、节点温度、节点真 空度，开关量数据包括接通和断开，节点包括离子氮化设备的电源系统、动作 控制板和真空系统中的电路、以及离子氮化设备的炉体和阴阳极；当离子氮化 设备出现故障时，诊断装置通过现场检测装置获取到的节点的参数可以诊断出 故障所在，避免了现有技术中离子氮化设备的故障不能及时发现，在离子氮化 设备出现故障时，故障诊断依靠维修人员的经验来进行的问题，故障诊断准确 效率高，便于后续维修，且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的离子氮化设备故障诊断系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的现场检测装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的诊断装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种离子氮化设备故障诊断系统，参见图1～图3，该 系统包括：

与离子氮化设备1相连的现场检测装置2、与现场检测装置2连接的诊断装 置3；

现场检测装置2，用于获取离子氮化设备的节点的参数，离子氮化设备的节 点包括离子氮化设备的电源系统、动作控制板和真空系统中的电路、以及离子 氮化设备的炉体和阴阳极，节点的参数包括节点的电流值、节点的电压值、节 点的开关量数据、节点温度、节点真空度，开关量数据包括接通和断开；

诊断装置3，用于根据节点的参数判断离子氮化设备是否发生故障，并输出 诊断结果。

该诊断结果包括离子氮化设备是否发生故障，且在离子氮化设备发生故障 时，指示故障的具体内容，该故障的具体内容可以是指故障的位置以及故障类 型。

在本发明实施例的一种实现方式中，现场检测装置2包括：

设于离子氮化设备1的电源系统、动作控制板和真空系统中的电路上的附 加器件21，以及与附加器件相连的采集电路22，附加器件包括隔离继电器、交 流电流传感器、交流电压传感器、直流电流传感器和直流电压传感器。

在本实施例中，该采集电路22中可以包括用于将模拟量转换为数字量的模 数转换器。

其中，交流电流传感器可以为隔离型交流电流传感器；交流电压传感器可 以为隔离型交流电压传感器；直流电流传感器可以为隔离型直流电流传感器； 直流电压传感器可以为隔离型直流电压传感器。

具体地，现场检测装置2可以包括：

用于检测电源系统中总控制电源是否接通的第一隔离继电器。

用于检测电源系统中高压接触器是否接通的第二隔离继电器。

用于检测电源系统中三相电源是否正常的第三隔离继电器、第四隔离继电 器和第五隔离继电器。

用于检测电源系统中变压器工作情况的多个交流电流传感器和交流电压传 感器。

用于检测阴阳极电流的直流电流传感器。

前述附加器件21在工作时，用来指示其检测的器件是否正常工作，即诊断 装置3可以根据附件器件21测得的数据以及开关量来判断其对应的器件是否正 常工作，例如当第一隔离继电器接通时，电源系统中总控制电源接通，当该第 一隔离继电器断开时，电源系统中总控制电源未接通。

进一步地，在该现场检测装置2中，还可以设置更多的附加器件21以对电 路中的器件工作状态进行检测，如检测斩波电路故障的隔离继电器，检测真空 泵的过流自动开关开合的隔离继电器，检测真空泵的三相电源是否正常的隔离 继电器，检测散热电路是否故障的隔离继电器，检测变压器次级电压的交流电 压传感器，检测电源系统中脉冲直流电流的平均值的直流电流传感器。附加器 件21按照其需要实现的功能接入离子氮化设备的电路中。

这种设计使得故障诊断系统可以对离子氮化设备的电路中的每个器件进行 故障检测，保证了故障诊断的准确性和精确性。

在本发明实施例的另一种实现方式中，现场检测装置2包括：

温度检测电路23，用于检测炉体内的温度，温度检测电路包括设于炉体内 的温度传感器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，现场检测装置包括：

真空度检测电路24，用于检测炉体内的真空度，真空度检测电路包括设于 炉体内的真空度传感器。

在本实施例中，诊断装置3可以根据炉体的温度和真空度去判断真空系统 或工艺控制系统是否故障，并且在故障时，还可以对电源系统、动作控制板中 对应的电路进行检测，从而对故障进行准确定位。

在本发明实施例的一种实现方式中，现场检测装置2与诊断装置3通过网 络连接，即该诊断装置3可以为远程诊断装置，从而实现现场检测装置2与诊 断装置3分离，达到远程诊断的效果。具体地，这里的网络连接既可以是有线 网络连接，也可以采用无线网络连接。

在本发明实施例的另一种实现方式中，该诊断装置3还可以是设置在现场 的诊断装置。或者同时设置一现场诊断装置和一远程诊断装置，以满足故障检 测的需求。

进一步地，现场检测装置2包括：

第一传输模块25，用于将节点的参数发送给诊断装置3，并接收诊断装置3 发送的诊断结果。第一传输模块25既可以是有线传输模块，也可以是无线传输 模块。

输出模块26，用于输出第一传输模块25接收到的诊断结果。便于技术人员 查看和维修。

诊断装置3包括：

第二传输模块31，用于接收现场检测装置2发送的节点的参数，并将诊断 结果发送给现场检测装置2。第二传输模块31既可以是有线传输模块，也可以 是无线传输模块。

在本发明实施例的另一种实现方式中，诊断装置3还包括：

指令生成模块32，用于生成测试指令，测试指令用于指示现场检测装置2 获取离子氮化设备的节点的参数。该测试指令通过第二传输模块31发送给现场 检测装置2。

进一步地，在诊断装置3上可以设置输入模块和显示模块，输入模块可以 供技术人员选择待诊断的离子氮化设备的节点，即除了可以对离子氮化设备进 行全面诊断外，还可以指定要诊断的节点。

现场检测装置2在接收到测试指令后，获取对应的节点的参数，并将节点 的参数发送给诊断装置3，在发送时，还需要表明每个节点的参数所对应的附加 器件，例如在节点的参数中添加附加器件的标号，以标注节点的参数对应的附 加器件。

诊断装置3在接收到节点的参数后，根据其中标注的该节点的参数对应的 附件器件，通过附加器件与节点中器件的对应关系，判断该节点的参数所对应 的节点中器件，再根据节点的参数的值来判断该器件是否故障。

这里根据节点的参数的值来判断该器件是否故障可以采用下述方式实现：

在诊断装置3中预设有节点的参数值与是否故障的对应关系，然后诊断装 置3根据该对应关系判断故障与否。

该对应关系包括：开关量数据的值(接通或断开)与对应的器件是否故障 对应关系；电流值、电压值与对应的器件是否故障对应关系；温度、真空度与 对应的器件是否故障对应关系。

其中，开关量数据可以是断开对应故障，接通对应未故障；而对于电流值、 电压值、温度、真空度而言，可以是一个电流值、电压值、温度或真空度的范 围对应未故障，范围之外则对应故障。这里的对应关系，一方面是根据对离子 氮化设备的电路原理图进行分析得到的，另一方面是在离子氮化设备发生实际 故障时采集得到的。

例如，技术人员指定诊断电源系统中总控制电源时，可以生成诊断电源系 统中总控制电源的测试指令。现场检测装置2在接收到该测试指令后，获取第 一隔离继电器的开关量数据，并将该开关量数据发送给诊断装置3，在发送时标 注该开关量数据对应第一隔离继电器。诊断装置3接收到该开关量数据后，确 定该第一隔离继电器与电源系统中总控制电源对应，然后根据开关量数据的值， 判断电源系统中总控制电源是否故障。具体地，当该开关量数据为接通时，电 源系统中总控制电源为接通，即未发生故障。当该开关量数据为断开时，电源 系统中总控制电源未接通，即发生故障。诊断装置3根据判断输出诊断结果， 并发送给现场检测装置2。另外，诊断装置3还可以显示现场检测装置2发送的 参数以及输出的诊断结果。

在本发明实施例的另一种实现方式中，现场检测装置2包括：

预警模块27，用于在诊断结果指示离子氮化设备出现故障时，进行报警。

具体地，该预警模块27可以包括声光报警单元。

技术人员在知道离子氮化设备出现故障时，根据诊断结果中故障的具体内 容，进行器件修理，模块更换等工作，从而可以在最短时间内修复离子氮化设 备。

本发明实施例通过设置与离子氮化设备相连的现场检测装置、与现场检测 装置连接的诊断装置，该现场检测装置用于获取离子氮化设备的节点的参数， 诊断装置用于根据节点的参数判断离子氮化设备是否发生故障，并输出诊断结 果；节点的参数包括节点的电流值、节点的电压值、节点的开关量数据、节点 温度、节点真空度，开关量数据包括接通和断开，节点包括离子氮化设备的电 源系统、动作控制板和真空系统中的电路、以及离子氮化设备的炉体和阴阳极； 当离子氮化设备出现故障时，诊断装置通过现场检测装置获取到的节点的参数 可以诊断出故障所在，避免了现有技术中离子氮化设备的故障不能及时发现， 在离子氮化设备出现故障时，故障诊断依靠维修人员的经验来进行的问题，故 障诊断准确效率高，便于后续维修，且成本低。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过 硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于 一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或 光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。