CN112051039A - 一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，可通过实验台读取数据库存储设备存储的气动执行机构的气缸故障数据，根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块，通过模拟量输出模块将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量以供气动执行机构故障诊断记录仪采集，以便气动执行机构故障诊断记录仪通过采集所述模拟量，来判断气动执行机构是否有故障，从而能够验证气动执行机构故障诊断记录仪的性能，以及系统设计和理论研究的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统。
背景技术
气动执行机构及其自动控制系统是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递和信号传递，实现工业过程自动控制的系统。气动执行机构及其自动控制系统是实现自动化的重要手段之一，其具有工作效率高、成本低廉、无污染等一系列优点，因此在电力、造纸、机械、化工、冶金、食品、医药等工业领域得到越来越广泛的应用。
气动执行机构可以分为单作用和双作用两种类型。其中，开关动作都通过气源来驱动执行的气动执行机构，称为双作用气动执行机构，而只有开或者关是气源驱动，相反的动作则由弹簧复位的气动执行机构，称为单作用气动执行机构。
随着智能化水平的提高和大数据分析技术的不断发展，业内对气动执行机构运行过程的参数记录和故障诊断提出了较高的要求，业内随之出现了各种具有故障诊断功能的气动执行机构故障诊断记录仪。然而，目前的气动执行机构故障诊断记录仪的性能参差不齐，为了验证系统设计和理论研究的有效性，亟需提出一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，以验证气动执行机构故障诊断记录仪的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，能够模拟气缸有无故障的运行状态并输出模拟量数据，供气动执行机构故障诊断记录仪采集和分析，以验证气动执行机构故障诊断记录仪的性能。
本发明提供一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，包括：数据库存储设备、与所述数据库存储设备通信连接的实验台，以及与所述实验台通信连接的模拟量输出模块。所述数据库存储设备，用于存储气动执行机构的气缸故障数据。所述实验台，用于读取所述气缸故障数据，根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块。所述模拟量输出模块，用于将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量，以供气动执行机构故障诊断记录仪采集。
可选的，所述实验台通过组态王设计可视化操作界面。所述实验台，还用于通过所述可视化操作界面，实时修改气动执行机构的气缸的各个参数，对气动执行机构的气缸修改参数后的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块。
可选的，所述实验台通过RS485协议，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量传输至模拟量输出模块。
可选的，所述模拟量输出模块输出所述模拟量时产生4～20mA电流信号。
可选的，所述模拟量输出模块设置有工业级塑料外壳，采用标准DIN35 导轨安装方式。
可选的，所述模拟量输出模块配置有隔离RS485接口，可单独与PC 或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。
可选的，所述模拟量输出模块采用DAM-DA08模拟量输出模块，可独立输出8路模拟量信号。
可选的，所述模拟量输出模块采用高性能12位DA芯片。
可选的，所述模拟量输出模块为光电隔离式模拟量输出模块。
可选的，所述模拟量输出模块的供电范围为DC+8～+30V，工作温度范围为-30℃～75℃，模拟输出范围为4-20mA、0-5V和0-10V，所述模拟量输出模块具备±15KV ESD保护，隔离耐压为DC 2500V。
本发明的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统具有如下有益效果：可通过实验台读取数据库存储设备存储的气动执行机构的气缸故障数据，根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块，通过模拟量输出模块将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量以供气动执行机构故障诊断记录仪采集，以便气动执行机构故障诊断记录仪通过采集所述模拟量，来判断气动执行机构是否有故障，从而能够验证气动执行机构故障诊断记录仪的性能，以及系统设计和理论研究的有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例提供的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统的示意图。
图2为本发明实施例提供的实验台的工作流程图。
图3为本发明实施例提供的模拟量输出模块的参数与输出端口对应关系图。
图示说明：1-气动执行机构；2-数据库存储设备；3-实验台；4-模拟量输出模块；5-气动执行机构故障诊断记录仪。
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，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统的示意图，该系统包括：数据库存储设备2、实验台3，以及模拟量输出模块4。
其中，数据库存储设备2与气动执行机构1通信连接，数据库存储设备 2用于存储气动执行机构的气缸故障数据。实验台3与数据库存储设备2通信连接，实验台3可以读取所述气缸故障数据，并根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟。
实验台3可将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块4。模拟量输出模块4与实验台3通信连接，模拟量输出模块4能够将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量，以供气动执行机构故障诊断记录仪5采集。
气动执行机构故障诊断记录仪5可通过采集所述模拟量，来判断气动执行机构1是否有故障，从而能够验证气动执行机构故障诊断记录仪5的性能，以及系统设计和理论研究的有效性。
请参阅图2，为本发明实施例提供的实验台的工作流程图，执行主体为实验台，具体包括如下步骤：
步骤S201，读取气缸故障数据。
具体地，气缸故障数据即气缸故障实测值，保存在数据库存储设备2。
步骤S202，根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟。
具体地，实验台3的组态界面可显示气缸动态效果，该界面采用可视化编程软件设计，可直接在界面上选择并读取数据库故障数据，并且气动执行机构的气缸活塞位置可在界面进行动态演示。
步骤S203，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块，以通过模拟量输出模块将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量，以供气动执行机构故障诊断记录仪采集。
具体地，实验台3可将气压、活塞位置等数据通过485协议传输至模拟量输出模块4。
在本实施例中，所述实验台3可以通过组态王设计可视化操作界面，组态王的优点在于，能够实现可视化操作界面，自动建立I/O点，可实现分布式存储报警和历史数据，并且设备集成能力强，可连接几乎所有设备。
此外，所述实验台3还可以通过所述可视化操作界面，实时修改气动执行机构的气缸的各个参数，对气动执行机构的气缸修改参数后的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块。
在本实施例中，所述实验台3通过RS485协议，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量传输至模拟量输出模块4。所述模拟量输出模块4输出所述模拟量时产生4～20mA电流信号。
在本实施例中，所述模拟量输出模块4设置有工业级塑料外壳，采用标准DIN35导轨安装方式，配置有隔离RS485接口，可单独与PC或PLC 通信，也可以与多个485模块组网使用。并且，所述模拟量输出模块4采用DAM-DA08模拟量输出模块，可独立输出8路模拟量信号，采用高性能 12位DA芯片，输出精度可达±0.2％，适用于各种工业控制现场。
在本实施例中，所述模拟量输出模块4为光电隔离式模拟量输出模块，采用光电隔离技术，可以有效保证系统可靠及安全。
此外，所述模拟量输出模块4可采用嵌入式实时操作系统，DA转换分辨率为12位，供电范围为DC+8～+30V，工作温度范围为-30℃～75℃，模拟输出范围为4-20mA、0-5V和0-10V，所述模拟量输出模块具备±15KV ESD 保护，隔离耐压为DC 2500V，地址/波特率可由用户配置，并且支持 MODBUS-RTU协议，隔离RS485。
模拟量输出模块4将通过485协议接收到的数据转换为相应的 4～20mA电流，本实施例中，模拟量输出模块的参数与输出端口对应关系图如图3所示，不同的模拟量输出模块可以设置不同编号。
综上所述，本发明实施例提供的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，可通过实验台3读取数据库存储设备2存储的气动执行机构1的气缸故障数据，根据气缸故障数据，对气动执行机构1的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块4，通过模拟量输出模块4将气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出模拟量以供气动执行机构故障诊断记录仪5采集。以便气动执行机构故障诊断记录仪5通过采集模拟量，来判断气动执行机构1是否有故障，从而能够验证气动执行机构故障诊断记录仪5 的性能，以及系统设计和理论研究的有效性。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (10)
1.一种用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，包括：数据库存储设备、与所述数据库存储设备通信连接的实验台，以及与所述实验台通信连接的模拟量输出模块；
所述数据库存储设备，用于存储气动执行机构的气缸故障数据；
所述实验台，用于读取所述气缸故障数据，根据所述气缸故障数据，对气动执行机构的气缸在有故障和无故障下的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块；
所述模拟量输出模块，用于将所述气动执行机构的气缸的参数变化数字量转换为模拟量，并输出所述模拟量，以供气动执行机构故障诊断记录仪采集。
2.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述实验台通过组态王设计可视化操作界面；
所述实验台，还用于通过所述可视化操作界面，实时修改气动执行机构的气缸的各个参数，对气动执行机构的气缸修改参数后的运行状态进行模拟，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量发送至模拟量输出模块。
3.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述实验台通过RS485协议，将模拟过程中气动执行机构的气缸的参数变化数字量传输至模拟量输出模块。
4.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块输出所述模拟量时产生4～20mA电流信号。
5.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块设置有工业级塑料外壳，采用标准DIN35导轨安装方式。
6.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块配置有隔离RS485接口，可单独与PC或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。
7.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块采用DAM-DA08模拟量输出模块，可独立输出8路模拟量信号。
8.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块采用高性能12位DA芯片。
9.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块为光电隔离式模拟量输出模块。
10.如权利要求1所述的用于气动执行机构故障模拟的实验台系统，其特征在于，所述模拟量输出模块的供电范围为DC+8～+30V，工作温度范围为-30℃～75℃，模拟输出范围为4-20mA、0-5V和0-10V，所述模拟量输出模块具备±15KV ESD保护，隔离耐压为DC 2500V。
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