CN113467359A - 一种推焦车设备状态监控装置和监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推焦车设备状态监控装置，包括一套独立的控制系统、信号采集装置和UPS电源，其中UPS电源为控制系统和信号采集装置提供持续的电源，确保控制系统数据不因车辆停电而丢失；信号采集装置通过通讯总线、电气开关和辅助触点等方式接入推焦车上PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备，采集上述设备的运行信号并将这些信号传递给控制系统；控制系统记录和归纳这些可以反映设备工作状态的启动次数和工作时间信息，通过和设备设定的工作寿命进行对比，得出机械和电气设备的更换时间、估算剩余使用寿命以及判断设备异常情况。

Description

一种推焦车设备状态监控装置和监控方法

技术领域

本发明涉及一种监控装置，具体涉及一种推焦车设备状态监控方法，属于电气设备控制技术领域。

背景技术

推焦车是焦炉生产中的重要车辆，它工作于焦炉机侧，车载设备繁多，主要进行走行、取炉门、推焦、平煤和除尘等工作。由于工作顺序具有连续性，一旦单件设备出现故障将会对整个推焦车工作产生影响，这就要求设备维护人员能及早做好设备的维护工作，及时通过离线检修将老化设备进行更换，避免车辆在线使用过程中设备的损坏。但在焦炉实际使用中，为保证焦炉生产的顺行，一般在焦炉同一轨道上建造两台及以上的推焦车互为备用。由于存在备用车辆，因此推焦车上的各种机电设备准确的工作次数和工作时长很难进行确认，同时也没有专门的设备监控方法，无法在进行设备故障分析时提供可靠的依据来查找故障的准确原因。上述因素给推焦车设备的周期更换带来不确定性，往往导致设备的过维修或欠维修，设备使用经济指标变差。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种推焦车设备状态监控装置和监控方法，该技术方案解决了推焦车使用过程中设备使用时长无法准确掌握、设备更换周期不易确定和设备故障原因难以分析的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种推焦车设备状态监控装置，其特征在于，状态监控装置包括一套独立的控制系统、信号采集装置和UPS电源，其中UPS电源为控制系统、信号采集装置提供持续的电源，确保控制系统数据不因车辆停电而丢失。

信号采集装置通过通讯总线、电气开关和辅助触点等方式接入推焦车上PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备，采集上述设备的运行信号并将这些信号传递给控制系统；

控制系统记录和归纳可以反映设备工作状态的启动次数和工作时间信息，通过和设备设定的工作寿命进行对比，得出机械和电气设备的更换时间、估算剩余使用寿命以及判断设备异常情况。

作为本发明的一种改进，通过采用独立的设备监控平台，由监控平台的控制系统对推焦车工作过程中涉及的电气和机械设备触发次数和工作时间等进行连续监控和记录，推导出各种设备的更换周期、预测当前设备使用寿命，为设备的状态分析提供依据。

作为本发明的一种改进，推焦车设备状态监控系统通过安装在推焦杆、平煤杆和传动系统等关键设备上的多种传感器采集的各种典型数据，监控推焦车整个系统机电设备运行情况。

推焦车设备状态监控方法，所述步骤如下：1)在推焦车一个工作周期内，车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、推焦杆前进接触器、推焦杆后退接触器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块各动作计数1次，工作时间2分钟；2)切电阻接触器和涡流制动器系统动作计数2次，工作时间2分钟；推焦杆后限、后减速限、前减速限、前限各动作计数1次，工作时间0.5分钟；3)推焦杆后极限、前极限在正常情况下不工作，推焦杆出现前进或后退异常时会触发相应的极限限位；4)编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作4分钟。根据这些典型的数据规律，可以推导其他设备的工作情况。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：1.采用独立的监控系统对全车重要机电设备进行连续监控，所采样数据独立于车载控制系统长期保存；2.准确记录推焦车上各设备启动次数和工作时长等重要的状态指标，为设备状态分析提供依据；3.监控系统将设备的当前运行时间和运行次数等与设定的时间和次数进行自动对比，对寿命到期需要更换的设备进行提示；4.记录大量的设备状态信息，为设备故障分析提供依据；5.有独立的监控和操作画面，设备数据集中记录和显示，便于观察和操作。6.设备更换后可在后台程序中对新设备启动次数和工作时间等进行复位，实现数据记录的更新。7.可以对单个设备的启动次数和工作时间等进行单次复位和记录，便于故障原因的跟踪和分析。8.通过采样特定的具有代表性的设备，推算其他相关联设备的启动次数和工作时间。

附图说明

图1推焦车设备状态监控装置的结构图；

图2监控系统工作流程图；

图3监控和操作画面；

图4信号处理和逻辑推算流程图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图4，本发明包括一套推焦车设备状态监控装置和监控方法，其中推焦车设备状态监控装置的结构图如图1所示，状态监控装置包括一套独立的控制系统、信号采集装置和UPS电源，其中UPS电源为控制系统、信号采集装置提供持续的电源，确保控制系统数据不因车辆停电而丢失；信号采集装置通过通讯总线、电气开关和辅助触点等方式接入推焦车上PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备，采集上述设备的运行信号并将这些信号传递给控制系统；控制系统记录和归纳这些可以反映设备工作状态的启动次数和工作时间信息，通过和设定的设备工作周期和时间进行对比，得出机械和电气设备的更换时间、估算剩余使用寿命以及判断设备异常情况。

推焦车设备状态监控系统通过安装在推焦杆、平煤杆和传动系统等关键设备上的多种传感器采集的各种典型数据，监控推焦车整个系统机电设备运行情况，在采集关键电气信号后，通过关联算法：即利用一个系统中典型设备与本系统相关设备的对应关系，通过采样一个关键输出继电器的动作可以关联推算出输出继电器所在系统相关控制回路设备、电机、限位、抱闸、液压、机械和齿轮机构等运行情况。例如推焦车推焦系统执行一次推焦过程为4分钟，参与推焦系统工作的主要机电设备有：车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、前进接触器、切电阻接触器、后退接触器、推焦杆后极限、后限、后减速限、前减速限、前限、前极限、编码器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块、吹扫电磁阀、涡流制动系统、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和支档等。

在推焦过程中，推焦杆输出继电器和上述设备设备都存在数字上的关联：在开始推焦时，车载PLC数字量输出模块触发，带动推焦杆输出继电器、前进接触器和切电阻接触器动作，推焦杆在涡流制动系统、推焦电机、减速机的机械带动下前进，推焦编码器、吹扫电磁阀、吹扫管道、辊道、支档和限位开始触发工作，推焦杆前进到前减速限、前限后开始减速停止，推焦车可以后退，车载PLC数字量输出模块触发，带动推焦杆输出继电器、后退接触器和切电阻接触器动作，推焦杆在涡流制动系统、推焦电机、减速机的机械带动下后退，推焦编码器、吹扫电磁阀、吹扫管道、辊道、支档和限位持续工作，推焦杆后退到后减速限、后限后开始减速停止，车载PLC数字量输出模块停止触发，推焦杆输出继电器、后退接触器和切电阻接触器释放，涡流制动系统、推焦电机、减速机停止运行，推焦编码器、吹扫电磁阀、吹扫管道、辊道、支档和限位停止触发工作。

每次执行推焦作业时，推焦设备根据工艺流程按部就班进行工作，各种设备触发的次数和时间都是有规律和相对恒定的：1.车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、推焦杆前进接触器、推焦杆后退接触器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块各动作计数1次，工作时间2分钟；2.切电阻接触器和涡流制动器系统动作计数2次，工作时间2分钟；2.推焦杆后限、后减速限、前减速限、前限各动作计数1次，工作时间0.5分钟；3.推焦杆后极限、前极限在正常情况下不工作，推焦杆出现前进或后退异常时会触发相应的极限限位；4.编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作4分钟。由于在一个流程过程中有多个设备工作次数和工作时间相同，这为其他不同设备尤其是机械设备运行次数和时间的测算提供了逻辑推理的依据，可以选取典型的电气设备用于对工作周期相同的机电设备进行监控，在本例中设备状态监控系统选取推焦杆前进接触器和后退接触器的工作时间之和计算出编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作时间，通过采样编码器、前进接触器以及推焦前限(前进接触器触发、编码器值达到推焦前限且推焦前限触发)可以逻辑计算出推焦系统工作次数…设备检修人员在监控系统中输入各设备的设计启动次数和使用寿命，根据设备的实际工作时间以及设备厂家建议的工作周期等，控制系统进行逻辑运算判断设备是否达到更换周期，一旦满足条件，将进行报警提示。例如设备还剩下10％的使用寿命时，相应设备框图变成黄色背景提示，当超出使用寿命时，相应设备框图变成红色背景提示，这些逻辑控制均在监控系统后台中完成，并最终反映在监控和操作画面上，部分设备的监控和操作画面如图3所示。

通过本监控技术的应用，不但可以掌握设备的运行状态，确认设备的准确更换时间，避免设备的过维修和欠维修，而且还便于对设备故障的跟踪分析。如图3所示，从操作画面上可以看出平煤编码器和推焦车辊道已接近设计更换周期，推焦主接触器已接近设计启动次数，平煤减速机已超出设计使用寿命，而且在单次启动界面中，推焦控制继电器的触发次数(37次)超过推焦前限位触发次数(35次)，而推焦前极限被触发2次，说明推焦控制继电器在控制推焦杆到达前限后，偶尔会再次被误触发，导致推焦杆到达前极限被保护，这为设备故障原因分析提供了依据，提示设备检修人员需要检查推焦控制继电器是否有误触发故障。

参照图1，建立和安装推焦车设备状态监控系统硬件，该系统独立于推焦车车载PLC，有不间断电源供电，可以对推焦车所有的电气设备进行连续监测。可以通过和车载PLC、传感器和开关限位等通过网络总线和IO接线的方式进行连接，获取设备的启动次数和运行时间。例如车载PLC控制系统每次进行冷启动时产生一个由“0”到“1”的脉冲信号通过IO接线的方式发给状态监控系统输入端口，再将信号保持在“1”状态，状态监控系统因此可以记录到车载控制系统进行过一次启动，并根据保持在“1”状态的信号进行工作计时，直到该信号消失(PLC关机)。也可以与车载PLC、编码器等通过网络连接的方式进行通讯连接，不但可以读取PLC和编码器的状态信息，还可以共同采集进入网络的继电器、限位和接触器辅助触点等信息，节省信号采集线路的安装费用。

监控系统采集推焦车在执行走行、取门、推焦和平煤等工作中所涉及车载PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备的运行信号，在控制系统中记录这些可以反映设备工作状态的设备的启动次数和工作时间信息，通过对这些原始数据的记录，在监控系统后台分析出设备的使用寿命和更换时间，各信号处理流程和逻辑推算关系见图4所示。

按图3所示在监控系统终端建立监控和操作画面，终端上显示各类电气和机械设备的运行状态信息，设备管理人员在监控系统后台输入各类设备的设计使用次数和使用寿命，监控系统将记录的实际信息在终端上进行实时显示。由于设备一般由开关机次数和运行时长决定其更换周期，因此可以以状态监控系统记录的数据作为更换设备的依据，当设备启动次数或运行时间达到设计寿命的90％时，相应设备框图变成黄色背景提示，当超出使用寿命时，相应设备框图变成红色背景提示。在图3的实例画面中，可以看出平煤编码器和推焦车辊道已接近设计更换周期，推焦主接触器已接近设计启动次数，平煤减速机已超出设计使用寿命，而且在单次启动界面中，推焦控制继电器的触发次数(37次)超过推焦前限位触发次数(35次)，而推焦前极限被触发2次，说明推焦控制继电器在控制推焦杆到达前限后，偶尔会再次被误触发，导致推焦杆到达前极限被保护，这为设备故障原因分析提供了依据，提示设备检修人员需要检查推焦控制继电器是否有误触发故障。

因此，通过推焦车设备状态监控方法技术的应用，不但可以掌握各种推焦设备的运行状态，确认设备的准确更换时间，避免设备的过维修和欠维修，而且还便于对设备故障的跟踪分析。

应用实施例：参照图1，建立和安装推焦车设备状态监控系统硬件，该系统独立于推焦车车载PLC，有不间断电源供电，可以对推焦车所有的电气设备进行连续监测。可以通过和车载PLC、传感器和开关限位等通过网络总线和IO接线的方式进行连接，获取设备的启动次数和运行时间。例如车载PLC控制系统每次进行冷启动时产生一个由“0”到“1”的脉冲信号通过IO接线的方式发给状态监控系统输入端口，再将信号保持在“1”状态，状态监控系统因此可以记录到车载控制系统进行过一次启动，并根据保持在“1”状态的信号进行工作计时，直到该信号消失(PLC关机)。也可以与车载PLC、编码器等通过网络连接的方式进行通讯连接，不但可以读取PLC和编码器的状态信息，还可以共同采集进入网络的继电器、限位和接触器辅助触点等信息，节省信号采集线路的安装费用。

监控系统采集推焦车在执行走行、取门、推焦和平煤等工作中所涉及车载PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备的运行信号，在控制系统中记录这些可以反映设备工作状态的设备的启动次数和工作时间信息，通过对这些原始数据的记录，在监控系统后台分析出设备的使用寿命和更换时间，各信号处理流程和逻辑推算关系见图4所示。

推焦车设备状态监控系统通过安装在推焦杆、平煤杆和传动系统等关键设备上的限位、行程编码器等多种传感器采集这些数据，通过这种关联算法监控推焦车整个系统机电设备运行情况，并且推算出其他电气和机械设备的运行状态。例如推焦车一个工作流程为10分钟，推焦系统执行一次推焦过程为4分钟，参与工作的主要机电设备有：车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、前进接触器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块、吹扫电磁阀、涡流制动系统、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和支档等。每次执行推焦作业时，推焦设备根据工艺流程按部就班进行工作，各种设备触发的次数和时间都是有规律和相对恒定的：1.车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、推焦杆前进接触器、推焦杆后退接触器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块各动作计数1次，工作时间2分钟；2.切电阻接触器和涡流制动器系统动作计数2次，工作时间2分钟；2.推焦杆后限、后减速限、前减速限、前限各动作计数1次，工作时间0.5分钟；3.推焦杆后极限、前极限在正常情况下不工作，推焦杆出现前进或后退异常时会触发相应的极限限位；4.编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作4分钟。由于在一个流程过程中有多个设备工作次数和工作时间相同，这为其他不同设备尤其是机械设备运行次数和时间的测算提供了逻辑推理的依据，可以选取典型的电气设备用于对工作周期相同的机电设备进行监控，在本例中设备状态监控系统选取推焦杆前进接触器和后退接触器的工作时间之和计算出编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作时间，通过采样编码器、前进接触器以及推焦前限(前进接触器触发、编码器值达到推焦前限且推焦前限触发)可以逻辑计算出推焦系统工作次数…设备检修人员在监控系统中输入各设备的设计启动次数和使用寿命，根据设备的实际工作时间以及设备厂家建议的工作周期等，控制系统进行逻辑运算判断设备是否达到更换周期，一旦满足条件，将进行报警提示。例如设备还剩下10％的使用寿命时，相应设备框图变成黄色背景提示，当超出使用寿命时，相应设备框图变成红色背景提示，这些逻辑控制均在监控系统后台中完成，并最终反映在监控和操作画面上，部分设备的监控和操作画面如图3所示。从操作画面上可以看出平煤编码器和推焦车辊道已接近设计更换周期，推焦主接触器已接近设计启动次数，平煤减速机已超出设计使用寿命，而且在单次启动界面中，推焦控制继电器的触发次数(37次)超过推焦前限位触发次数(35次)，而推焦前极限被触发2次，说明推焦控制继电器在控制推焦杆到达前限后，偶尔会再次被误触发，导致推焦杆到达前极限被保护，这为设备故障原因分析提供了依据，提示设备检修人员需要检查推焦控制继电器是否有误触发故障。

按图3所示在监控系统终端建立监控和操作画面，终端上显示各类电气和机械设备的运行状态信息，设备管理人员在监控系统后台输入各类设备的设计使用次数和使用寿命，监控系统将记录的实际信息在终端上进行实时显示。由于设备一般由开关机次数和运行时长决定其更换周期，因此可以以状态监控系统记录的数据作为更换设备的依据，当设备启动次数或运行时间达到设计寿命的90％时，相应设备框图变成黄色背景提示，当超出使用寿命时，相应设备框图变成红色背景提示。在图3的实例画面中，可以看出平煤编码器和推焦车辊道已接近设计更换周期，推焦主接触器已接近设计启动次数，平煤减速机已超出设计使用寿命，而且在单次启动界面中，推焦控制继电器的触发次数(37次)超过推焦前限位触发次数(35次)，而推焦前极限被触发2次，说明推焦控制继电器在控制推焦杆到达前限后，偶尔会再次被误触发，导致推焦杆到达前极限被保护，这为设备故障原因分析提供了依据，提示设备检修人员需要检查推焦控制继电器是否有误触发故障。

因此，通过推焦车设备状态监控方法技术的应用，不但可以掌握各种推焦设备的运行状态，确认设备的准确更换时间，避免设备的过维修和欠维修，而且还便于对设备故障的跟踪分析。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.一种推焦车设备状态监控装置，其特征在于，状态监控装置包括一套独立的控制系统、信号采集装置和UPS电源，其中UPS电源为控制系统和信号采集装置提供持续的电源，确保控制系统数据不因车辆停电而丢失。

2.根据权利要求1所述的推焦车设备状态监控装置，其特征在于，信号采集装置通过通讯总线、电气开关和辅助触点等方式接入推焦车上PLC、传动系统、电磁阀、编码器、限位、接触器和继电器等关键设备，采集上述设备的运行信号并将这些信号传递给控制系统。

3.根据权利要求1所述的推焦车设备状态监控装置，其特征在于，控制系统记录归纳可以反映设备工作状态的启动次数和工作时间信息，通过和设备设定的工作寿命进行对比，得出机械和电气设备的更换时间、估算剩余使用寿命以及判断设备异常情况。

4.根据权利要求2所述的推焦车设备状态监控装置，其特征在于，推焦车设备状态监控系统通过安装在推焦杆、平煤杆和传动系统等关键设备上的多种传感器采集的各种典型数据，监控推焦车整个系统机电设备运行情况。

5.采用权利要求1-4任意一项所述的推焦车设备状态监控装置的监控方法，其特征在于，所述步骤如下：1)在一个推焦作业周期时间内，车载PLC数字量输出模块、推焦杆动作输出继电器、推焦杆前进接触器、推焦杆后退接触器、推焦输入继电器、PLC数字量输入模块各动作计数1次，工作时间2分钟；2)切电阻接触器和涡流制动器系统动作计数2次，工作时间2分钟；推焦杆后限、后减速限、前减速限、前限各动作计数1次，工作时间0.5分钟；3)推焦杆后极限、前极限在正常情况下不工作，推焦杆出现前进或后退异常时会触发相应的极限限位；4)编码器、吹扫电磁阀、推焦电机、减速机、推焦杆、吹扫管道、辊道和液压止档工作4分钟。根据这些典型的数据规律，可以推导其他设备的工作情况。

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