CN109932024B - 一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统 - Google Patents

一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种工业流量仪表故障远程判断系统，包括数据采集服务器、数采网关、数据记录仪和流量计，数采网关将数据记录仪和流量计的实时数据转发到主干网络，数据采集服务器从主干网络上获取数据，并将数据同步到应用服务器。本发明还公开一种工业流量仪表故障远程判断方法，步骤是：采集数采网关、数据记录仪和工业企业仪表运行状态实时数据；根据工业上各类能源介质所常用的不同类型的仪表的特点，设定对应的判据，建立判断模型；根据故障判断模型对仪表运行故障进行判断，使用组态软件获得故障信号并在监控软件中给予报警。此种技术方案可解决现有技术中工业仪表故障排查不及时，影响能源消耗统计的问题。

Description

一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统
技术领域
本发明属于工业仪表技术领域，特别涉及一类工业流量仪表的故障远程判断方法及其系统。
背景技术
目前，随着工业智能仪表的推广和技术的不断发展，仪表已经具备了通讯功能，可以实现对于仪表数据的实时采集以及远程分析等，给仪表故障远程判断提供了技术基础。但是，在现有工业用户现场的智能仪表故障判断方法中，依然是采用传统的人工到达现场对仪表进行检测校验来进行判断的方式，这种方式更多依赖维护人员的技术水平并且需要耗费企业大量的人力资源，而且无法及时的发现仪表的故障，对于故障期间内的能源用量难以统计，造成用户以及企业的不便。因此，故障远程判断技术的应用和系统的建立就显得极为必要。
一般工业企业内部的主要能源介质为水、气体(包括空气、氧气、氮气、煤气等)、蒸汽，其流量计的类型一般为：(1)水：常选择电磁流量计或超声波流量计进行流量测量；(2)气体：常选择测量元件为差压式，配合差压变送器一同使用进行流量测量；(3)蒸汽：常选择涡街流量计进行流量测量。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统，旨在解决现有技术中工业仪表故障排查不及时，影响能源消耗统计的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种工业流量仪表故障远程判断系统，包括数据采集服务器、数采网关、数据记录仪和流量计，数采网关将数据记录仪和流量计的实时数据转发到主干网络，数据采集服务器从主干网络上获取数据，进行数据的采集、滤波、数据有限性检查，并将数据同步到应用服务器。
上述流量计包括超声波流量计、电磁流量计和涡街流量计。
一种工业流量仪表故障远程判断方法，包括如下步骤：
步骤1，采集数采网关、数据记录仪和工业企业仪表运行状态实时数据；
步骤2，根据工业上各类能源介质所常用的不同类型的仪表的特点，设定对应的判据，建立判断模型；
步骤3，根据故障判断模型对仪表运行故障进行判断，使用组态软件获得故障信号并在监控软件中给予报警。
采用上述方案后，本发明的优点在于：
(1)提出工业流量仪表远程故障判断方法及系统，将工业流量仪表按照能源介质常用类型仪表分为水类介质测量仪表，主要为电磁流量计和超声波流量计；气体类介质测量仪表，主要为差压类测量仪表；蒸汽类介质测量仪表，主要为涡街测量仪表；按照相应的分类设定对应的判断条件进行判断。
(2)通过将常用仪表分类进行判据设定，可以充分考虑每一类仪表的特点，对仪表故障分析更加准确。
(3)本发明可用于工业流量仪表的远程故障诊断，以便于各工业企业仪表维护人员及时发现故障仪表并给予初步的故障判断，让维护人员能够及时对故障仪表进行检查维修，减少仪表运行故障时间，使厂内能源结算更加精准。
附图说明
图1是本发明所建立的判断模型的通用流程图；
图2是本发明工业流量仪表故障远程判断系统的系统结构图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
参见图1和图2，本发明提供一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统，可用于工业流量仪表的远程故障诊断，当仪表发生故障时及时在监控平台软件中给予报警提示，使企业仪表维护人员及时发现故障仪表，让维护人员能够及时对故障仪表进行检查维修，减少仪表运行故障时间，使厂内能源结算更加精准。实现流程图如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤1，采集工业企业仪表实时数据，如图2所示，数采网关利用规定的通讯协议将各类具有远程通讯功能的仪表实时数据采集并转发到系统的主干网络上。数据采集服务器从主干网络上获取数据，首先进行实现数据的采集、滤波、数据有限性检查，并将数据同步到应用服务器。
主要采集仪表数据远程采集各环节实时运行数据主要包括：(1)数采网关：状态信号；(2)数据记录仪：瞬时流量、累积流量、流量系数；(3)流量计：瞬时流量、累积流量、流量系数。
步骤2，结合工业上各类能源介质所常用的不同类型仪表的特点，根据不同设备运行的原理及总结各类仪表故障的原因设定对应的判据，建立判断模型。
(1)水类介质测量仪表建模主要针对工业常用的电磁流量计和超声波流量计，设定对应的判据，建立判断模型；
建立水类介质测量仪表故障远程判断模型的步骤包括：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断数采网关是否发生供电故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000031
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态故障计时开始时间；
第二步：获取电磁流量计或超声波流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生供电故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000032
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T3为流量计供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与流量计通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000041
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T4为流量计通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取电磁流量计或超声波流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生瞬时流量与累积流量不同步故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000042
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T5为流量计瞬时流量与累积流量不同步计时开始时间；
(2)气体类介质测量仪表主要针对工业常用的采取测量差压从而转换成流量方法的仪表，设定对应的判据，建立判断模型；
建立气体类介质测量仪表故障远程判断模型的步骤包括：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断数采网关是否发生供电故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000051
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态计时开始时间；
第二步：获取记录仪运行状态数据，选择记录仪输出信号值状态数据判断记录仪是否发生供电故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000052
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
Kq为流量系数；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T3为记录仪供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据PLC记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000053
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T4为记录仪通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生差压变送器未接入故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000061
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
Kq为流量系数；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T5为差压变送器未接入故障计时开始时间；
第五步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生瞬时流量与累积流量不同步故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000062
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T6为瞬时流量与累积流量不同步故障计时开始时间；
(3)蒸汽类介质测量仪表主要针对工业常用的涡街流量计，设定对应的判据，建立判断模型；
建立蒸汽类介质测量仪表故障远程判断模型的步骤包括：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断PLC工作是否正常，建立判据：
Figure BDA0001509357580000071
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态故障计时开始时间；
第二步：获取涡街流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生供电故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000072
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T3为流量计供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与流量计通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure BDA0001509357580000073
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T4为流量计通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取涡街流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计工作是否正常，建立判据：
Figure BDA0001509357580000081
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值，可配置；
T1为当前时间；
T5为流量计瞬时流量与累积流量不同步计时开始时间；
步骤3，根据故障判断模型对仪表运行故障进行判断，使用组态软件获得故障信号并在监控软件中给予报警；组态软件所使用到的功能模块包括：水仪表故障判断模块、气体仪表故障判断模块、蒸汽仪表故障判断模块；具体包含以下内容：
水仪表故障判断模块FB_MeterDE_Water，输入：数采网关状态(开关量信号)、瞬时流量(模拟量信号)、累积流量(模拟量信号)、流量系数(模拟量信号)；输出：故障状态。根据输入的数采网关状态、瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成水仪表故障诊断判断。模块输出：正常运行，输出0；数采网关供电故障，输出1；流量计供电故障，输出2；流量计通讯故障，输出3；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出4。利用模块输出值的不同，给出对应的故障报警信号并在监控软件中给予报警；
气体仪表故障判断模块FB_MeterDE_Gas，输入：数采网关状态(开关量信号)、瞬时流量(模拟量信号)、累积流量(模拟量信号)、流量系数(模拟量信号)；输出：故障状态。根据输入的数采网关状态，记录仪中的瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成气体类仪表故障诊断判断。模块输出：正常运行，输出0；数采网关供电故障，输出1；记录仪供电故障，输出2；记录仪通讯故障，输出3；差压变送器未接入故障，输出4；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出5。利用模块输出值的不同，给出对应的故障报警信号并在监控软件中给予报警；
蒸汽仪表故障判断模块FB_MeterDE_Steam，输入：数采网关状态(开关量信号)、瞬时流量(模拟量信号)、累积流量(模拟量信号)、流量系数(模拟量信号)；输出：故障状态。根据输入的数采网关状态、瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成蒸汽仪表故障诊断判断。模块输出：正常运行，输出0；网关供电故障，输出1；流量计供电故障，输出2；流量计通讯故障，输出3；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出4。利用模块输出值的不同，给出对应的故障报警信号并在监控软件中给予报警。
综合上述，本发明一种工业流量仪表故障远程判断方法及系统，仪表数据远程采集主要涉及到监控平台软件、数采网关、数据记录仪、流量仪表等环节，因此对工业流量仪表故障远程判断主要包括步骤：(1)采集数采网关、数据记录仪、流量仪表的实时数据；(2)按测量介质主要类别分别建立仪表的故障判断模型，当某个环节触发预设判据的条件时，则判断为故障出现；(3)使用组态软件根据仪表类别进行分别组态进行故障判断，并在监控平台软件中给予报警提示。本发明有效结合工业流量仪表类型和仪表运行状态信息，针对各种运行故障情况给予了明确的判断方法，判断结果准确，为工业流量仪表远程故障判断提供了很好的方法，为各工厂减少仪表监控和维护工作量提供了有效的手段。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，采集数采网关、数据记录仪和工业企业仪表运行状态实时数据；
步骤2，根据工业上各类能源介质所常用的不同类型的仪表的特点，设定对应的判据，建立判断模型；
其中，建立水类介质测量仪表故障远程判断模型，包括如下步骤：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断数采网关是否发生供电故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000011
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态故障计时开始时间；
第二步：获取电磁流量计或超声波流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生供电故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000012
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T3为流量计供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与流量计通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000013
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T4为流量计通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取电磁流量计或超声波流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生瞬时流量与累积流量不同步故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000021
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T5为流量计瞬时流量与累积流量不同步计时开始时间；
步骤3，根据故障判断模型对仪表运行故障进行判断，使用组态软件获得故障信号并在监控软件中给予报警。
2.如权利要求1所述的一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于：所述步骤2中，建立气体类介质测量仪表故障远程判断模型，包括如下步骤：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断数采网关是否发生供电故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000031
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态计时开始时间；
第二步：获取记录仪运行状态数据，选择记录仪输出信号值状态数据判断记录仪是否发生供电故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000032
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
Kq为流量系数；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T3为记录仪供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据PLC记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000033
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T4为记录仪通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生差压变送器未接入故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000041
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
Kq为流量系数；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T5为差压变送器未接入故障计时开始时间；
第五步：获取数采网关与记录仪通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生瞬时流量与累积流量不同步故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000042
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T6为瞬时流量与累积流量不同步故障计时开始时间。
3.如权利要求1所述的一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于：所述步骤2中，建立蒸汽类介质测量仪表故障远程判断模型，包括如下步骤：
第一步：获取数采网关运行状态数据，选择数采网关供电状态数据来判断PLC工作是否正常，建立判据：
Figure FDA0002626874220000051
式中：P0为数采网关供电状态信号；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T2为数采网关供电状态故障计时开始时间；
第二步：获取涡街流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计是否发生供电故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000052
式中：Qs为瞬时流量；
Ql为累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T3为流量计供电状态故障计时开始时间；
第三步：获取数采网关与流量计通讯状态数据，根据数采网关记录的各输入值的状态判断是否发生通讯故障，建立判据：
Figure FDA0002626874220000053
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T4为流量计通讯状态故障计时开始时间；
第四步：获取涡街流量计运行状态数据，选择流量计瞬时流量和累积流量状态数据来判断流量计工作是否正常，建立判据：
Figure FDA0002626874220000061
式中：Qs[i]、Ql[i]数组分别用于记录两个临近周期为瞬时流量和累积流量；
Qs[0]表示当前瞬时流量；
Qs[1]表示前值瞬时流量；
Ql[0]表示当前累积流量；
Ql[1]表示前值累积流量；
T0为时间限值；
T1为当前时间；
T5为流量计瞬时流量与累积流量不同步计时开始时间。
4.如权利要求1所述的一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于：所述步骤3中，所述组态软件使用水仪表故障判断模块获得故障信号，所述水仪表故障判断模块根据输入的数采网关状态、瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成水仪表故障诊断判断；模块输出：正常运行，输出0；数采网关供电故障，输出1；流量计供电故障，输出2；流量计通讯故障，输出3；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出4。
5.如权利要求1所述的一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于：所述步骤3中，所述组态软件使用气体仪表故障判断模块获得故障信号，所述气体仪表故障判断模块根据输入的数采网关状态，数据记录仪中的瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成气体类仪表故障诊断判断；模块输出：正常运行，输出0；数采网关供电故障，输出1；记录仪供电故障，输出2；记录仪通讯故障，输出3；差压变送器未接入故障，输出4；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出5。
6.如权利要求1所述的一种工业流量仪表故障远程判断方法，其特征在于：所述步骤3中，所述组态软件使用蒸汽仪表故障判断模块获得故障信号，所述蒸汽仪表故障判断模块根据输入的数采网关状态、瞬时流量、累积流量、流量系数实时值变化的情况及持续的时间，完成蒸汽仪表故障诊断判断；模块输出：正常运行，输出0；网关供电故障，输出1；流量计供电故障，输出2；流量计通讯故障，输出3；瞬时流量与累积流量不同步故障，输出4。
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