CN103728150B - 一种混凝土搅拌站的故障检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土搅拌站的故障检测系统和方法，信息获取装置用于获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序；故障检测装置用于将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统和方法，能够生成生产时序并将生产时序与标准时序进行动态对比，通过计算出生产时序与标准时序的误差来警示潜在故障和显示已发生故障，能够方便地进行判断故障，并能直观的观察生产时序。

Description

一种混凝土搅拌站的故障检测系统和方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种混凝土搅拌站的故障检测系统和方法。

背景技术

混凝土搅拌站在生产过程中，通过控制系统或控制器来控制各个设备的启停及料门的开关，例如，控制器为PLC，PLC控制设备什么时候启动、停止及料门什么时候开、关，及开门时间的长短，通过以时间为轴线就形成了搅拌站的控制时序图。搅拌站有各个设备的操作时序图，但在实际生产过程中，因为搅拌站生产工况较差，及很多不确定因素，会造成实际生产时候的控制时序往往与设计时序有一定的偏差，偏差有一定的允许范围，当超过允许范围即演变为故障，那时必须找到造成偏差的故障源，以便修正。目前，大多数做法为简单记录生产时序，等搅拌站产生故障时，通过手工查找记录的生产时序。在生产过程中会产生大量的时序数据和相关的生产数据，人工查找效率低下，并且控制时序有一定的误差允许范围，刚刚超出误差范围的时序与在允许范围的时序有时候差别很小，人工很难分辨，不容易找到故障部位。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种混凝土搅拌站的故障检测系统，能够生成生产时序并将生产时序与标准时序进行动态对比，判断是否发生故障。

一种混凝土搅拌站的故障检测系统，包括：信息获取装置，用于获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序；故障检测装置，用于将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。

根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括：信息发送单元；所述故障检测装置，具体用于根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长；操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长；当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备；所述信息发送单元，用于将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括：时序图生成装置，用于根据混凝土搅拌站的各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图；标准时序与故障阈值设置装置，用于根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值；其中，所述混凝土搅拌站的设备包括：骨料仓、运送带、集料斗、粉料仓和搅拌主机，其中，砂石从骨料仓经骨料集料斗运送至搅拌主机，水泥和粉料从各自的粉料仓运送至搅拌主机。

根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括：操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序；当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则所述故障检测装置确定发生故障；当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、或者操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则所述故障检测装置确定发生故障。

根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括：所述信息获取装置实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；所述故障检测装置根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备；所述信息发送单元将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种混凝土搅拌站的故障检测方法，能够生成生产时序并将生产时序与标准时序进行动态对比，判断是否发生故障。

一种混凝土搅拌站的故障检测方法，包括：获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序；将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。

根据本发明的一个实施例，进一步的，根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长；操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长；当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备，将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

根据本发明的一个实施例，进一步的，根据混凝土搅拌站各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图；根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值；其中，所述混凝土搅拌站的各个设备包括：骨料仓、运送带、集料斗、粉料仓和搅拌主机，其中，砂石从骨料仓经骨料集料斗运送至搅拌主机，水泥和粉料从各自的粉料仓运送至搅拌主机。

根据本发明的一个实施例，进一步的，操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序；当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则确定发生故障；当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、或者操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则确定发生故障。

根据本发明的一个实施例，进一步的，实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备，将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统并发出报警。

本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统和方法，能够生成生产时序并将生产时序与标准时序进行动态对比，通过计算出生产时序与标准时序的误差来警示潜在故障和显示已发生故障，能够方便地进行判断故障，并能直观的观察生产时序。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统的一个实施例的示意图；

图2为混凝土搅拌站的工艺流程示意图；

图3为混凝土搅拌站时序图的局部示意图；

图4为根据本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，混凝土搅拌站的故障检测系统1包括：信息获取装置11和故障检测装置12。信息获取装置11获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序。故障检测装置12将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。

根据本发明的一个实施例，故障检测装置12根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长。操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长。当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备。信息发送单元13将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

根据本发明的一个实施例，标准时序与故障阈值设置装置15可以设置容忍误差和故障误差等等。当时序误差在容忍误差之内时，不会弹出提示，当误差超过容忍误差到达故障误差时，会警示产生该时序的潜在故障源，当误差超过故障误差时，即会出现故障，信息发送单元13将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统，紧急停止生产并弹出产生该故障时序的部位。

如图2所示，混凝土搅拌站的骨料的运送流程为：从骨料仓21（包括石仓2，石仓1，砂仓2，砂仓1等），输送到骨料仓21下面的骨料称，再送到平皮带22、斜皮带23，输送到斜皮带23旁边的骨料集料斗25，最后输送至搅拌主机26。水泥和其它粉料从各自的粉料仓24，至各自的料秤中，最后输送至搅拌主机26。水、外加剂和其它液态物料，从各自的输送泵经过料斗27等输送到各自的料秤中，最后输送至主机26。混凝土搅拌站还包括空压机28。

将混凝土搅拌站的各种物料经过各个转运环节最后至搅拌主机的过程定义为一个物料链，各个转运环节为物料链中的一个环。例如，砂仓2的骨料秤，即为砂仓2物料链中的一个物料环。砂仓2的骨料秤有多种状态，例如，骨料秤门的开关状态，骨料秤门的气压状态，是否处于自动扣除状态，骨料秤的震动电机是否为自动振机，骨料秤称的批次状态等等。

砂仓2的骨料秤的上述状态有的是通过传感器接收信号传入PLC（控制装置）中，有的是PLC根据控制逻辑赋予骨料秤的状态，例如批次状态等。砂仓2的骨料秤的状态信息都会在PLC中，当一个物料环向另外一个物料环转移物料时，信息获取装置11获取PLC中这两个物料环的状态信息，故障检测装置12判断物料环是否具备向下一物料环转移物料的条件，判断另一个物料环是否具备接收物料的条件，如果不满足，就将不满足的状态显示出来，如果条件满足物料就可以转移。

根据本发明的一个实施例，信息获取装置11也可以与设置在混凝土搅拌站的设备上的传感器相连接，接收传感器发送的操作开始信号和操作完成信号。

混凝土搅拌站的物料环的状态都是可以通过增加传感器和控制逻辑来增加，也可以减少，例如：对物料的含水率比较关注，可以在物料仓或物料秤中增加测量含水率的传感器，通过获取传感器的值与你预置的条件值对比，判断含水率该状态是否合格等。

根据本发明的一个实施例，砂仓2的骨料秤要向平皮带22转移物料，信息获取装置11读取PLC中骨料秤和平皮带的状态值，或者，接收设置在砂仓2的骨料秤上的传感器发送的操作开始信号和操作完成信号，生成操作的生产时序。故障检测装置12将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。

根据本发明的一个实施例，时序图生成装置14根据混凝土搅拌站各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图。混凝土搅拌站的生产时序图为以时间为横轴线的各个设备的相互控制关系及各种的动作（例如：启动、停止、开门、关门…）的时间点。

标准时序与故障阈值设置装置15根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值。混凝土搅拌站的各个设备包括：骨料仓、运送带、集料斗、粉料仓和搅拌主机，其中，砂石从骨料仓经骨料集料斗运送至搅拌主机，水泥和粉料从各自的粉料仓运送至搅拌主机。

图3为混凝土搅拌站的时序图的局部示意图。如图3所示，横坐标表示时间（单位为秒），纵坐标是时序动作。例如：图中的第一个工作时序为砂仓1第一盘配料中花费的时间为22秒。工作时序之间也有关联，例如皮带上料时序，即为从骨料卸料完成，平皮带、斜皮带将骨料完成运送至骨料集料斗中，时序的开始点为骨料卸料完，结束点为集料斗配料完成，它们之间的时间间隔是一定的。

时序动作开始与结束时，会有个信号传给PLC或信息获取装置11，记录该值和时间，当有时序动作结束信号时也会记录该值和时间，故障检测装置能获取该时序动作开始时间和持续的时间，就能形成一个动态时序。时序图生成装置会将时序信息以数据的形式记录下来，以备查看，并能生产图表。

根据本发明的一个实施例，操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序。当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则故障检测装置确定发生故障。

当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、并且操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则故障检测装置确定发生故障。

独立时序和其它时序动作没有关联，只要对比它持续的时间，例如：砂仓1配这个时序动作，它标准时序动作持续时间为22秒，如果动态生产的时序为200秒，则判断出现故障。

关联时序动作做比较时，不但要比较它持续的时间，也要比较与它关联的时序动作之间的时间间隔。例如：假设标准时序中石仓1卸料持续6秒，它完成后，间隔2秒，石仓2开始卸料动作，不但要比较它的持续时间，也要比较该时序动作与石2卸料动作时间的间隔，如果持续时间在允许范围内，但隔时间为30秒，则判断出现故障。

标准时序也是可以更改的，如果搅拌站的生产过程非常流程，非常顺利，标准时序与故障阈值设置装置15能够生产一个全新的标准时序，会成为作为标杆的标准时序，与动态生产的时序进行对比。

预警的条件是可由标准时序与故障阈值设置装置15自定义，例如砂仓1配这个时序动作标准持续22秒，定义在它偏差的10秒以内是可以接受，超过10秒得偏差就预警，超过20秒得偏差就强制停止，这些预警条件可以设置，也可以把偏差定为5秒。生产标准时序的过程和生成动态时序的过程是一样的。

根据本发明的一个实施例，信息获取装置11实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；

故障检测装置12根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备；信息发送单元将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

例如，砂仓2的骨料秤要向平皮带22转移物料，信息获取装置11读取PLC中骨料秤和平皮带的状态值，或者，接收设置在砂仓2的骨料秤上的传感器发送的状态值。故障检测装置12判断骨料秤的批次信息是否正确，当物料超量时自动扣秤状态是否开启，判断平皮带是否处于开启状态，皮带是否跑偏，皮带转速是否异常，综合判断，当满足条件时，故障检测装置12给PLC写入一个值，允许物料的转移。

当状态信息不满足时，故障检测装置12可以确定故障部位，例如：平皮开启状态没有满足，可能是人为停止的平皮带，也可能是其它原因造成的。

图4为根据本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统的一个实施例的流程图，如图4所示：

步骤401，获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序。

步骤402，将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障。

根据本发明的一个实施例，根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长。操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长。当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备，将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

根据本发明的一个实施例，根据混凝土搅拌站各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图。根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值。

根据本发明的一个实施例，操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序。当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则确定发生故障。当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、并且操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则确定发生故障。

根据本发明的一个实施例，实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备，将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统并发出报警。

本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统和方法，能够生成生产时序并将生产时序与标准时序进行动态对比，通过计算出生产时序与标准时序的误差来警示潜在故障和显示已发生故障。

本发明的混凝土搅拌站的故障检测系统和方法，能实时记录搅拌站生产过程中产生的控制时序和其他生产数据（例如：各种设备的运行电流、电压、转速…），可实时动态生成时序图，并将该时序与预设的标准控制时序进行匹配，能够方便地判断故障，并能更直观的观察生产时序。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施。

Claims (10)

1.一种混凝土搅拌站的故障检测系统，其特征在于，包括：

信息获取装置，用于获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序；

故障检测装置，用于将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障；

时序图生成装置，用于根据混凝土搅拌站的各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图；

标准时序与故障阈值设置装置，用于根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：信息发送单元；

所述故障检测装置，具体用于根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长；操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长；当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备；

所述信息发送单元，用于将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

混凝土搅拌站的设备包括：骨料仓、运送带、集料斗、粉料仓和搅拌主机，其中，砂石从骨料仓经骨料集料斗运送至搅拌主机，水泥和粉料从各自的粉料仓运送至搅拌主机。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：

操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序；

当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则所述故障检测装置确定发生故障；

当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、或者操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则所述故障检测装置确定发生故障。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述信息获取装置实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；

所述故障检测装置根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备；

所述信息发送单元将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

6.一种混凝土搅拌站的故障检测方法，其特征在于，包括：

获取混凝土搅拌站的设备发送的操作开始信号和操作完成信号，并生成操作的生产时序；

将操作的生产时序与预设的此操作的标准时序进行比较，当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的故障阈值时，则判断此设备发生故障；

其中，根据混凝土搅拌站的各个设备操作的生产时序生成混凝土搅拌站的生产时序图；根据接收的设置指令确定混凝土搅拌站的标准时序图，并设置操作的故障阈值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

根据操作开始信号的发送时间和操作完成信号的发送时间计算此操作的持续时长；操作的生产时序包括：操作开始时间、操作完成时间和持续时长；

当操作的生产时序与此操作的标准时序之间的误差超过预设的报警阈值时，确定发生故障的设备，将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

混凝土搅拌站的设备包括：骨料仓、运送带、集料斗、粉料仓和搅拌主机，其中，砂石从骨料仓经骨料集料斗运送至搅拌主机，水泥和粉料从各自的粉料仓运送至搅拌主机。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

操作的生产时序包括：独立操作的生产时序和关联操作的生产时序；

当独立操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的故障阈值时，则确定发生故障；

当关联操作的生产时序的持续时长与此操作的标准时序的持续时长之间的误差超过预设的报警阈值、或者操作的完成时间与相关联的操作开始时间的间隔超过预设的故障阈值时，则确定发生故障。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

实时获取混凝土搅拌站设备的状态信息，状态信息包括：电压值、电流值、电机转速、物料重量和物料传送速度；

根据设备的状态信息判断设备是否能够向下游设备转移物料、或者下游设备是否能够接收物料，如果不能则确定发生故障的设备，并将故障信息发送到混凝土搅拌站的控制系统。