气缸运行故障预警系统及其预警方法

摘要

本发明公开了一种气缸运行故障预警系统,包括：数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元包括第一触发装置、第二触发装置和数据采集模块，所述数据分析单元包括数据分析模块和人机交互模块；所述第一触发装置设置在气缸活塞上止点处，所述第二触发装置设置在气缸活塞下止点，所述第一触发装置和第二触发装置将触发信号发送至于数据采集模块，所述数据采集模块将根据所述触发信号采集预设数据，所述数据采集模块预设数据发送至于数据分析单元；所述数据分析模块接收预设数据根据预设判断规则判断是否发送预警信号，所述人机交互模块根据所述预警信号在人机交互界面显示预警信息。本发明还公开了一种气缸运行故障预警方法。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种气缸运行故障预警系统。本发明还涉及一种气缸运行故障预警方法。

背景技术

气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件，是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。从传统观念来看，气缸与电动执行器一直被认为是属于两个完全不同领域的自动化产品，但是近年来，随着电气化程度的不断提高，电动执行器却慢慢浸入气动领域，二者在应用中既有竞争又相互补充。

气缸可在恶劣条件下可靠地工作，且操作简单，基本可实现免维护。气缸擅长作往复直线运动，尤其适于工业自动化中最多的传送要求——工件的直线搬运。而且，仅仅调节安装在气缸两侧的单向节流阀就可简单地实现稳定的速度控制，也成为气缸驱动系统最大的特征和优势。所以对于没有多点定位要求的用户，绝大多数从使用便利性角度更倾向于使用气缸。

现在自动化装配生产线大多采用气动方式完成所需要的设备动作，设备的控制程序通过采集驱动元件或执行元件的位置信号实现整套设备准确有序的运行。气缸在正常生产过程中无法进行监控，气缸故障大多集中在气缸漏气、气缸运行、气缸卡滞等，但是现在无法对这些气缸故障进行准确的预防性维护，无法对气缸运行状态进行趋势管理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种气缸运行故障预警系统。本发明还提供了一种气缸运行故障预警系统方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的气缸运行故障预警系统，包括：数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元包括第一触发装置、第二触发装置和数据采集模块，所述数据分析单元包括数据分析模块和人机交互模块；

所述第一触发装置设置在气缸活塞上止点处，所述第二触发装置设置在气缸活塞下止点，所述第一触发装置和第二触发装置将触发信号发送至于数据采集模块，所述数据采集模块将根据所述触发信号采集预设数据，所述数据采集模块将预设数据发送至于数据分析单元；

所述数据分析模块接收预设数据根据预设判断规则判断是否发送预警信号，所述人机交互模块根据所述预警信号在人机交互界面显示预警信息。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述预设数据是气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述数据分析模块将气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间通过时间曲线形显示在人机交互模块上。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述预设判断规则包括将气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间与气缸活塞行程完成一次循环所需实际要时间比较，若所述两时间相等则判断气缸无运行故障，若气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述预设判断规则包括将气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间与气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间比较，若所述两时间相等则判断气缸无运行故障，若气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间，并且气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于预警阈值则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述第一触发装置和第二触发装置是位置传感器。

进一步改进所述气缸运行故障预警系统,所述数据采集单元和数据分析单元之间采用TCP通信进行数据交换。

其中，所述运行故障包括气缸漏气、气缸串气和气缸卡滞。

本发明提供一种气缸运行故障预警方法,包括以下步骤：

1)标定气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间；

2)采集气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间；

3)将所述标准时间和实际时间进行比较，若所述实际时间等于标准时间则判断气缸无运行故障，若所述实际时间大于标准时间则判断气缸运行，发出运行故障预警。

进一步改进所述气缸运行故障预警方法,执行步骤3)时，将所述标准时间和实际时间进行比较，若所述实际时间等于标准时间则判断气缸无运行故障，若所述实际时间大于标准时间并且所述实际时间大于预警阈值则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

其中，所述运行故障包括气缸漏气、气缸串气和气缸卡滞。

本发明的气缸运行故障预警系统由两部分构成，分别命名为数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元包括第一触发装置、第二触发装置和数据采集模块，所述数据分析单元包括数据分析模块和人机交互模块。数据采集单元和数据分析单元之间采用TCP通讯进行数据交互，通讯时间短，实时性强，且应用较为广泛。

数据采集单元采集运行气缸的前后位两个到位位置传感器(上止点、下止点)到位信号，通过数据分析单元对气缸运行时间进行统计分析，将气缸运行时间通过曲线的方式显示，如果发生气缸漏气、气缸串气和气缸卡滞，气缸的运行时间会变长，当运行时间超出设置的时间限制时设备自动预警提示。

在实际生产中，使用西门子PLC采集设备自动运行时各个气缸运行时间,本发明只需在设备原有程序的基础上进行开发，不会将设备原有动作逻辑进行改变。创建专用数据块对设备运行状态参数进行储存，储存格式为整形(例如最大显示为32767)满足即能目前生产线所有执行元件的应用。本发明使用labvew2014做为平台开发通过TCP接收PLC发送数据，对PLC发送数据进行处理应用，并对原始数据进行储存，回放等；在人机交互中，软件中还可以导入气缸动作逻辑图，还能与PLC数据进行关联，做到设备运行动作实时显示。通过采集设备各个气缸运行时间，并对设备各个气缸初始运行时间进行记录并做为整个监控的基础，当气缸运行时间超过或低于初始执行时间一定差值时，预警系统通过人机交互模块自动弹出对话文本并报警。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明气缸运行故障预警系统结构示意图。

图2是本发明气缸运行故障预警方法第一实施例流程示意图。

图3是本发明气缸运行故障预警方法第二实施例流程示意图。

附图标记说明

A 是气缸

B 是气缸上止点

C 是气缸下止点

a 是第一触发装置

b 是第二触发装置

c 是数据采集模块

d 数据分析模块

e 人机交互模块

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的气缸运行故障预警系统第一实施例，包括：数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元包括第一触发装置a、第二触发装置b和数据采集模块c，所述数据分析单元包括数据分析模块d和人机交互模块e；

所述第一触发装置设置在气缸活塞上止点处，所述第二触发装置设置在气缸活塞下止点，所述第一触发装置和第二触发装置将触发信号发送至于数据采集模块，所述数据采集模块将根据所述触发信号采集预设数据，所述数据采集模块预设数据发送至于数据分析单元；所述数据采集单元和数据分析单元之间采用TCP通信进行数据交换。

所述数据分析模块接收预设数据根据预设判断规则判断是否发送预警信号，所述人机交互模块根据所述预警信号在人机交互界面显示预警信息。

本实施例中，第一触发装置、第二触发装置使用位置传感器，当气缸活塞运行到上止点或下止点触发数据采集模块计时，计算气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间。当然，也可以设置为计算缸活塞行程完成一次以上循环实际所需要时间，相应的统计一次以上循环实际所需要时间会降低预警系统的精度，但会提高系统的冗余，在精度和冗余之间的取舍可根据实际工作适当选择。所述数据分析模块将气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间通过时间曲线形显示在人机交互模块上。

继续以完成一次循环实际所需要时间为例说明，所述预设判断规则包括将气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间与气缸活塞行程完成一次循环所需实际要时间比较，若所述两时间相等则判断气缸无运行故障，若气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

本发明提供的气缸运行故障预警系统第二实施例，包括：数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元包括第一触发装置、第二触发装置和数据采集模块，所述数据分析单元包括数据分析模块和人机交互模块；

所述第一触发装置设置在气缸活塞上止点处，所述第二触发装置设置在气缸活塞下止点，所述第一触发装置和第二触发装置将触发信号发送至于数据采集模块，所述数据采集模块将根据所述触发信号采集预设数据，所述数据采集模块预设数据发送至于数据分析单元；所述数据采集单元和数据分析单元之间采用TCP通信进行数据交换。

所述数据分析模块接收预设数据根据预设判断规则判断是否发送预警信号，所述人机交互模块根据所述预警信号在人机交互界面显示预警信息。

本实施例中，第一触发装置、第二触发装置使用位置传感器，当气缸活塞运行到上止点或下止点触发数据采集模块计时，计算气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间。当然，也可以设置为计算缸活塞行程完成一次以上循环实际所需要时间，相应的统计一次以上循环实际所需要时间会降低预警系统的精度，但会提高系统的冗余，在精度和冗余之间的取舍可根据实际工作适当选择。所述数据分析模块将气缸活塞行程完成一次循环实际所需要时间通过时间曲线形显示在人机交互模块上。

继续以完成一次循环实际所需要时间为例说明，所述预设判断规则包括将气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间与气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间比较，若所述两时间相等则判断气缸无运行故障，若气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间，并且气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间大于预警阈值则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

本发明第二实施中增加设置预警阈值，通过预警阈值进一步判断气缸运行故障，避免误报，提高系统的稳定性。

如图2所示，本发明提供一种气缸运行故障预警方法第一实施例,包括以下步骤：

1)标定气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间；

2)采集气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间；

3)将所述标准时间和实际时间进行比较，若所述实际时间等于标准时间则判断气缸无运行故障，若所述实际时间大于标准时间则判断气缸运行，发出运行故障预警。

如图3所示，本发明提供一种气缸运行故障预警方法第二实施例,包括以下步骤：

1)标定气缸活塞行程完成一次循环所需标准时间；

2)采集气缸活塞行程完成一次循环所需实际时间；

3)将所述标准时间和实际时间进行比较，若所述实际时间等于标准时间则判断气缸无运行故障，若所述实际时间大于标准时间并且所述实际时间大于预警阈值则判断气缸发生运行故障，发出运行故障预警。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。