CN112230613A - 一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，属于机械控制技术领域，所述智能控制系统包括智能管理系统、若干个操作子系统和原始数据存储系统；所述智能管理系统包括数据筛选算法系统、智能诊断系统、智能操作系统和智能控制系统一；数据筛选算法系统把采集和处理的运行参数发送到智能诊断系统进行处理，智能诊断系统生成处理方案并发送到智能控制系统一执行，同时发送给智能操作系统记录分析，智能操作系统计算出最优运行方案并自动发送到智能控制系统一，并接收运行状态反馈，同时将系统状态反馈到智能操作系统。本发明将控制、维护、管理集成到一个系统中形成一个有机整体，降低用户投资及维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械控制技术领域，具体涉及一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统。
背景技术
电液促动器的发展趋势是分散化和便于精准控制化，而电液促动器的伸出和缩回过程的精确控制离不开与之相适应的控制系统。分布式智能控制系统是21世纪的新型控制系统。随着自动化技术的发展，工业企业控制系统从20世纪80年代的集散式控制系统（DCS）、90年代的现场总线控制系统（FCS），直到智能控制-维护-管理集成系统（ICMMS）。传统的控制系统由分离的控制、维护和管理系统组成，不利于人工进行即时监控，响应慢，无法达到精准控制原则；而且传统的电液促动器与常规液压系统的大油源、长管道、多阀台、无用功耗大、响应慢、同步性差等问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，该系统使用紧耦合驱动，利用运动卡或者PC运行专用软件，来同步和协调各个电液促动器的运动，每个电液促动器可接收位置和速度的更新信息，其更新速率可达每秒钟数千次；同时采用分布式安置系统方法可有效解决集中式油箱体积庞大，无法迅速响应系统指令，液压系统动力源瘦身，取消了长管道和阀台，节约液压油，减少了故障点，消耗功率少，响应速度快，协同控制好，节能，便于实现智能控制。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，所述智能控制系统包括智能管理系统、若干个内部配置一致的操作子系统和存储原始数据及状态信息的原始数据存储系统；所述智能管理系统包括数据筛选算法系统、智能诊断系统、智能操作系统和智能控制系统一；
所述操作子系统包括执行机构、电液伺服系统、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统；分散放置、各自反馈、集中储存；
所述原始数据存储系统包括永久存储器和随机存储器；
所述数据筛选算法系统获取所述操作子系统采集和处理的运行参数，并将运行参数进行分析处理，把处理后的参数发送给智能诊断系统进行处理；
所述智能诊断系统对所述数据筛选算法系统发送的参数进行处理后给出处理方案，并将处理方案发送到智能操作系统；
所述智能操作系统接收智能诊断系统发送的处理方案并记录分析，计算出最优运行方案；同时将最优运行方案发送到智能控制系统一执行，同时接收各操作子系统的运行状态反馈；同时将系统状态记录到原始数据存储系统的永久储存器内；同时自动生成各种数据报表，通过网络与人机终端管理系统连接，实时反馈给相关管理人员；
所述智能控制系统一接收智能操作系统发送的最优运行方案并执行，同时将系统状态反馈到各个操作子系统单元储存。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述智能控制系统是基于智能控制-维护-管理集成系统ICMMS构架的分布式智能控制系统，采用星型状布置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述智能诊断系统包括一套装载有特定算法处理数据的服务器、存储既有案例并记录现有系统运行数据的存储器和外设设备；服务器将实时参数同时存入存储系统内以备查验，智能操作系统处理后将结果传递给智能控制系统一处理，由操作子系统对外数据进行结果输出。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述特定算法是高斯混合模型算法。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述实时参数包括流量、负载、速度、温度。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述智能控制系统一是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的受控对象，共同作用组成执行和保护机构，由各个操作子系统监控整个系统的运行。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述数据筛选算法系统是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的预处理系统，共同作用组成运行参数采集板块。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述智能操作系统一由一套服务器及外设设备组成，服务器内置定制开发的功能软件，包含系统基本设置、系统设备管理、计量设备管理、数据报表生成和能耗分类查询，共同组成整个系统的管理板块。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明使用紧耦合驱动，利用运动卡或者PC运行专用软件，来同步和协调各个电液促动器的运动；每个驱动器可接收位置和速度的更新信息，其更新速率可达每秒钟数千次；与此同时，分布式液压控制系统有效解决集中式油箱体积庞大，无法迅速响应系统指令，液压系统动力源瘦身，取消了长管道和阀台，节约液压油，减少了故障点，消耗功率少，响应速度快，协同控制好，节能，便于实现智能控制。
2、本发明是基于智能控制-维护-管理集成系统ICMMS构架的分布式智能控制系统；ICMMS主要就是针对工业企业中控制、维护、管理三个技术领域，运用FCS现场总线技术将现场智能执行设备及智能传感器连接起来，运用人工智能、计算机技术、智能控制、神经网络、专家诊断系统、自适应控制等技术，同时综合运用自动化技术、信息技术及管理技术，将控制、维护、管理这三个技术领域集成到一个系统中，形成一个有机整体。
3、本发明利用分布式发散分布特点解决操作区域广阔且难以集中控制电液促动器群组类工程，从而优化了控制系统，降低工程造价及维护费用。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
本发明是针对现有技术中传统的控制系统由分离的控制、维护和管理系统组成，不利于人工进行即时监控，响应慢，无法达到精准控制原则；而且传统的电液促动器与常规液压系统存在的大油源、长管道、多阀台、无用功耗大、响应慢、同步性差等问题而研发的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统。
下面结合图1对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，所述智能控制系统包括智能管理系统、若干个内部配置一致的操作子系统和存储原始数据及状态信息的原始数据存储系统；所述智能管理系统包括数据筛选算法系统、智能诊断系统、智能操作系统和智能控制系统一；
所述操作子系统包括执行机构、电液伺服系统、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统；分散放置、各自反馈、集中储存；
所述原始数据存储系统包括永久存储器和随机存储器。
具体的：
轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统是设计一种星型状布置式方案，利用数据筛选算法系统将采集和处理运行的参数发送到智能诊断系统进行处理，智能诊断系统将处理方案发送到智能操作系统，智能操作系统计算出最优运行方案并发送到智能控制系统一执行，智能操作系统同时记录分析，并接收操作子系统的运行状态反馈，同时将系统状态反馈到各个操作子系统单元储存。
智能自动诊断系统是由一套服务器、存储器和外设设备组成，存储器存储既有案例并记录现有系统的运行数据；服务器装载有特定算法（Gaussian Mixture ModelAlgorithm，高斯混合模型算法——将数据类别进行分类聚集，液压传动受温度和泄漏的影响较大，系统运行异常时，先对不同类数据同时域筛查分类，能快速缩短诊断系统处理时间），按照图1流程处理数据，其中服务器数据接口模块（智能操作系统中含有数据接口模块与操作子系统中采用电液伺服系统实时监测电液促动器的输出量：位移，流量，负载等参数相对应连接），把操作子系统的实时状态参数发送给智能诊断系统，参数同时存入原始存储系统的永久存储器中以备查验或调用，智能诊断系统处理参数并将结果传递给智能操作系统，再由人机界面接口进行参数可视化供操作员参考，智能控制系统一进行结果输出。
轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统是基于智能控制-维护-管理集成系统ICMMS构架的分布式智能控制系统；ICMMS主要就是针对工业企业中控制、维护、管理三个技术领域，运用FCS现场总线技术将现场智能执行设备及智能传感器连接起来，运用人工智能、计算机技术、智能控制、神经网络、专家诊断系统、自适应控制等技术，同时综合运用自动化技术、信息技术及管理技术，将控制、维护、管理这三个技术领域集成到一个系统中，形成一个有机整体，轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统利用分布式发散分布特点解决操作区域广阔且难以集中控制电液促动器群组类工程，从而优化了控制系统，降低工程造价及维护费用。
本发明的智能控制系统负责系统中执行机构的运行控制，数据筛选算法系统负责操作子系统（操作子系统是一个个独立的个体单元，均为相同的程序、系统构成、元器件等）中温度、压力、流量、位移等数据信号采集，同时分析处理数据，保证其反馈数据真实、实时、连续、误差可控制性，所有物理量数据均转化为数字信号，智能诊断系统对数据筛选算法系统传递来的数据，进行诊断分析，如出现故障，给出解决方案。智能诊断系统进行运营管理，对各项数据分析汇总，计算出机组最佳运行方案，自动下达到智能控制系统一并接受反馈信号，同时自动生成各种数据报表，通过网络与人机终端管理系统连接，实时反馈给相关管理人员。
所述智能控制系统一是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的受控对象，共同作用组成执行和保护机构，由各个操作子系统监控整个系统的运行。
所述数据筛选算法系统是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的预处理系统，共同作用组成运行参数采集板块。
所述智能操作系统是一套服务器及外设设备组成，服务器内置定制开发的功能软件，包含系统基本设置、系统设备管理、计量设备管理、数据报表生成和能耗分类查询，共同组成整个系统的管理板块。
工作原理：
如图1所示，一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，所述智能控制系统包括智能管理系统、若干个操作子系统和原始数据存储系统；所述智能管理系统包括数据筛选算法系统、智能诊断系统、智能操作系统和智能控制系统一；操作子系统采集和处理运行参数，然后将采集和处理运行参数发送到智能诊断系统进行处理，给出处理方案；该处理方案发送到智能控制系统一执行，同时该处理方案还发送给智能操作系统进行记录分析，得出最优运行方案；智能操作系统将最优运行方案发送到智能控制系统一，智能操作系统并接收智能控制系统一的运行状态反馈，同时智能控制系统一将系统状态传入操作子系统；再由操作子系统将原始数据及状态信息存入原始数据存储系统。智能控制系统一是包含执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据监控显示系统和溢流监测防护系统受控对象，共同作用组成执行和保护机构；操作子系统是包含执行机构、仪器数据监控显示系统和溢流监测防护系统的传感系统，共同作用组成运行参数采集机构；智能操作系统是包含系统基本设置、系统设备管理、计量设备管理、数据报表生成和能耗分类查询功能模块，共同组成整个系统的管理机构。
本发明的智能管理系统是基于专用的工业控制机和后台服务器，其中固化了定制的处理程序，彼此之间通过工业以太网连接组网，处理程序可以针对不同的应用场所，如汽轮发电机发电组等，配置定制化控制策略。在系统启动之后，智能控制系统一将预设的电压、电流和开关参数发送给执行机构、综合保护系统等部分，开始启动控制，受控设备如汽轮机发电机组中的汽轮机、发电机、电动机、阀门、开关等开始运行。受控设备上安装有大量的温度、压力、流量、速度、振动、电流、电压等传感器，数据筛选算法系统从传感器采集大量的状态信息并转换为数字信号，智能诊断系统进行数据分析之前，为了保证反馈数据真实、实时、连续、先由操作子系统传入数据筛选算法系统并保存原始数据以备查询，通过筛选数据后，将有效数据传至智能诊断系统，防止错误信号影响智能诊断系统运行，处理后的数字信号通过SERCOS、EtherCAT、或EthernetPOWERLINK等高速、确定性的网络传递到智能诊断系统。
操作子系统把受控系统的实时状态参数发送给数据筛选算法系统同时存入原始数据存储系统，方便以后管理人员调出进行诊断分析，绘制数据曲线，预判数据趋势，防范故障发生；对于出现的错误趋势或故障，由智能操作系统给出解决方案，解决方案发送到智能控制系统一执行，并同时发送到原始数据存储系统记录，后续测算出最优实行方案。智能操作系统在后台进行运营管理，对各种数据分析汇总，计算出系统最佳运行方案，自动下达到智能控制系统一，并生成各种数据报表，通过网络与人机终端管理系统连接，实时反馈给相关管理人员，由此组成轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统。
本发明的智能控制系统一负责系统中执行机构的运行控制，数据筛选算法系统负责系统中温度、压力、流量、位移等数据信号采集，同时分析处理数据，保证其反馈数据真实、实时、连续、误差可控制性，所有物理量数据均转化为数字信号，智能诊断系统对数据采集及分析系统传递来的数据，进行诊断分析，如出现故障，给出解决方案；智能操作系统进行运营管理，对各项数据分析汇总，计算出机组最佳运行方案，自动下达到智能控制系统一并接受反馈信号，同时自动生成各种数据报表，通过网络与人机终端管理系统连接，实时反馈给相关管理人员。
综上所述，本发明使用紧耦合驱动，利用运动卡或者PC运行专用软件，来同步和协调各个电液促动器的运动，每个电液促动器可接收位置和速度的更新信息，其更新速率可达每秒钟数千次；利用分布式发散分布特点解决操作区域广阔且难以集中控制电液促动器群组类工程，从而优化了控制系统，降低工程造价及维护费用。
Claims (8)
1.一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述智能控制系统包括智能管理系统、若干个内部配置一致的操作子系统和存储原始数据及状态信息的原始数据存储系统；所述智能管理系统包括数据筛选算法系统、智能诊断系统、智能操作系统和智能控制系统一；
所述操作子系统包括执行机构、电液伺服系统、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统；分散放置、各自反馈、集中储存；
所述原始数据存储系统包括永久存储器和随机存储器；
所述数据筛选算法系统获取所述操作子系统采集和处理的运行参数，并将运行参数进行分析处理，把处理后的参数发送给智能诊断系统进行处理；
所述智能诊断系统对所述数据筛选算法系统发送的参数进行处理后给出处理方案，并将处理方案发送到智能操作系统；
所述智能操作系统接收智能诊断系统发送的处理方案并记录分析，计算出最优运行方案；同时将最优运行方案自动发送到智能控制系统一执行，同时接收各操作子系统的运行状态反馈；同时将系统状态记录到原始数据存储系统的永久储存器内；同时自动生成各种数据报表，通过网络与人机终端管理系统连接，实时反馈给相关管理人员；
所述智能控制系统一接收智能操作系统发送的最优运行方案并执行，同时将系统状态反馈到各个操作子系统单元储存。
2.根据权利要求1所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述智能控制系统是基于智能控制-维护-管理集成系统ICMMS构架的分布式智能控制系统，采用星型状布置。
3.根据权利要求1所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述智能诊断系统包括一套装载有特定算法处理数据的服务器、存储既有案例并记录现有系统运行数据的存储器和外设设备；服务器将实时参数同时存入存储系统内以备查验，智能操作系统处理后将结果传递给智能控制系统一处理，由操作子系统对外数据进行结果输出。
4.根据权利要求3所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述特定算法是高斯混合模型算法。
5.根据权利要求3所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述实时参数包括流量、负载、速度、温度。
6.根据权利要求1所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述智能控制系统一是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的受控对象，共同作用组成执行和保护机构，由各个操作子系统监控整个系统的运行。
7.根据权利要求1所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述数据筛选算法系统是一套操作子系统所容下的执行机构、溢流监测防护系统、仪器数据显示系统组成的预处理系统，共同作用组成运行参数采集板块。
8.根据权利要求1所述的一种轧制生产线分布式电液促动器智能控制系统，其特征在于：所述智能操作系统一由一套服务器及外设设备组成，服务器内置定制开发的功能软件，包含系统基本设置、系统设备管理、计量设备管理、数据报表生成和能耗分类查询，共同组成整个系统的管理板块。
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