CN114114008A - 一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置，由A相故障诊断装置、B相故障诊断装置和C相故障诊断装置构成；其中A相故障诊断装置包括：A相电流采样模块，产生A相电机电流i_a；均方根判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第一阈值TH₁，产生均方根指示信号out₁；波峰因子判断模块，接收A相电机电流i_a和第二阈值TH₂，产生波峰因子指示信号out₂；畸变判断模块，接收A相电机电流i_a和第三阈值TH₃，产生畸变指示信号out₃；A相故障判断模块，分别接收均方根指示信号out₁、波峰因子指示信号out₂、畸变指示信号out₃，产生A相故障指示信号F_outA。

Description

一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置

技术领域

本发明涉及智能医药物流领域，特别涉及一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置。

背景技术

在智能医药物流领域，通过控制异步电机驱动输送带，实现医药货架上医药货物的运输。这对于输送带的稳定性和可靠性提出了严格的要求，因此输送带电机的故障诊断方法控制成为目前研究的重点。

就现有技术来看，输送带电机的故障诊断装置主要包括绕组温度监测法、运行电流(包括启动电流、运行电流、空载电流等)分析法、振动噪声特征频谱法。输送带电机电气故障的类型主要包括绕组过电流故障、绕组开路故障、其他故障引起的电气故障(主要电气气隙的破坏或绕组绝缘破坏而造成的短路)。

然而，现有的故障诊断装置首先需要设置大量的检测传感器，设置众多的诊断参数和诊断模块进行故障诊断，进而造成相应系统体积大、成本高。其次，容易造成故障诊断不准确，诊断结果错误率高。因此目前迫切需要一种输送带电机故障诊断方法，能够准确判断电机故障，并减小体积和成本。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置，通过构建均方根判断模块、波峰因子判断模块、畸变判断模块实现输送带电机故障诊断。输送带电机故障诊断装置仅采用每相电机电流的绝对变化量和相对变化量，提高了故障诊断的可靠性和精确度，减小了故障诊断装置体积和成本。同时还能够准确区分电机故障和负载变化，提高了故障诊断精确度，减小了误判率。

一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置，由A相故障诊断装置、B相故障诊断装置和C相故障诊断装置构成；所述A相故障诊断装置、所述B相故障诊断装置和所述C相故障诊断装置结构和工作方式相同；所述A相故障诊断装置包括：A相电流采样模块、均方根判断模块、波峰因子判断模块、畸变判断模块和A相故障判断模块；

所述A相电流采样模块，在每个采样周期内对输送带电机的A相电流进行采样，产生A相电机电流i_a；

所述均方根判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第一阈值TH₁，判断所述A相电机电流i_a的均方根是否在预设范围内，产生均方根指示信号out₁；

所述波峰因子判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第二阈值TH₂，判断所述A相电机电流i_a的波峰因子是否在预设范围内，产生波峰因子指示信号out₂；

所述畸变判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第三阈值TH₃，判断所述A相电机电流i_a的畸变是否在预设范围内，产生畸变指示信号out₃；

所述A相故障判断模块，分别接收所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃，产生A相故障指示信号F_outA。

进一步的，所述采样周期为半个电机电流周期。

进一步的，所述均方根判断模块包括均方根计算子模块和均方根指示子模块；所述均方根计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa；均方根指示子模块接收所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa和所述第一阈值TH₁，产生所述均方根指示信号out₁。

进一步的，当所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa小于所述第一阈值TH₁时，设置所述均方根指示信号out₁为低电平；当所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa大于等于所述第一阈值TH₁时，设置所述均方根指示信号out₁为高电平。

进一步的，所述波峰因子判断模块包括波峰因子计算子模块和波峰因子指示子模块；所述波峰因子计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa；所述波峰因子指示子模块接收所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa和所述第二阈值TH₂，产生所述波峰因子指示信号out₂。

进一步的，当所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa小于所述第二阈值TH₂时，设置所述波峰因子指示信号out₂为低电平；当所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa大于等于所述第二阈值TH₂时，设置所述波峰因子指示信号out₂为高电平。

进一步的，所述畸变判断模块包括畸变因子计算子模块和畸变指示子模块；所述畸变因子计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的第n、n+1采样周期之间的畸变因子ρ_n(n+1)、第n+1、n+2采样周期之间的畸变因子ρ_(n+1)(n+2)；所述畸变指示子模块接收畸变因子ρ_n(n+1)、ρ_(n+1)(n+2)和所述第三阈值TH₃，产生所述畸变指示信号out₃。

进一步的，所述畸变因子为：

其中，i_ax(k)表示第x个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_ay(k)表示第y个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_axavg、i_ayavg分别表示第x、y个采样周期内的A相电机电流平均值。

进一步的，当所述畸变因子ρ_n(n+1)与所述畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值小于所述第三阈值TH₃时，设置所述畸变指示信号out₃为低电平；当所述畸变因子ρ_n(n+1)与所述畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值大于等于所述第三阈值TH₃时，设置所述畸变指示信号out₃为高电平。

进一步的，当所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃同时为高电平时，设置所述A相故障指示信号F_outA为高点平；当所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃任一项为低电平时，设置所述A相故障指示信号F_outA为低点平。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明构建了均方根判断模块、波峰因子判断模块，仅采用每相电机电流的绝对变化量和相对变化量，提高了故障诊断的可靠性和精确度，减小了故障诊断装置体积和成本。

(2)本发明构建了畸变判断模块，能够准确区分电机故障和负载变化，提高了故障诊断精确度，减小了误判率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为A相故障诊断装置的原理框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本发明提供了一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置，通过构建均方根判断模块、波峰因子判断模块、畸变判断模块实现输送带电机故障诊断。输送带电机故障诊断装置仅采用每相电机电流的绝对变化量和相对变化量，提高了故障诊断的可靠性和精确度，减小了故障诊断装置体积和成本。同时还能够准确区分电机故障和负载变化，提高了故障诊断精确度，减小了误判率。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

智能医药货架的输送带电机故障诊断装置包括A相故障诊断装置、B相故障诊断装置和C相故障诊断装置。A相故障诊断装置、B相故障诊断装置和C相故障诊断装置结构和工作方式相同。图1为A相故障诊断装置的原理框图。如图1所示，该A相故障诊断装置包括：A相电流采样模块、均方根判断模块、波峰因子判断模块、畸变判断模块和A相故障判断模块。

A相电流采样模块，在每个采样周期内对输送带电机的A相电流进行采样，产生A相电机电流i_a，其中采样周期优选的设置为半个电机电流周期，使得A相电机电流i_a能够准确指示输送带电机的A相电流。

均方根判断模块，接收A相电机电流i_a和第一阈值TH₁，判断A相电机电流i_a的均方根是否在预设范围内。当输送带电机A相故障时，会导致A相电流发生改变，相应的A相电流的有效值也会随之改变。在该实施例中，设置均方根，用于指示电机电流的有效值，判断A相电机电流i_a的均方根是否在预设范围内。

进一步的，均方根判断模块包括均方根计算子模块和均方根指示子模块。均方根计算子模块接收A相电机电流i_a，计算A相电机电流i_a的均方根i_rmsa，具体公式为：

其中，N为单个采样周期内的采样数，i_a(k)为第k个采样的A相电机电流。

均方根指示子模块接收A相电机电流i_a的均方根i_rmsa和第一阈值TH₁，产生均方根指示信号out₁。当A相电机电流i_a的均方根i_rmsa小于第一阈值TH₁时，设置均方根指示信号out₁为低电平，用于指示A相电机电流i_a正常；当A相电机电流i_a的均方根i_rmsa大于等于第一阈值TH₁时，设置均方根指示信号out₁为高电平，用于指示A相电机电流i_a故障。

波峰因子判断模块，接收A相电机电流i_a和第二阈值TH₂，判断A相电机电流i_a的波峰因子是否在预设范围内。当输送带电机A相故障时，会导致A相电流发生改变，相应的A相电流的有效值、峰值也会随之改变。在该实施例中，设置波峰因子，用于表示电机电流的峰值与有效值的比值，判断A相电机电流i_a的波峰因子是否在预设范围内。

进一步的，波峰因子判断模块包括波峰因子计算子模块和波峰因子指示子模块。波峰因子计算子模块接收A相电机电流i_a，计算A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa，具体公式为：

波峰因子指示子模块接收A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa和第二阈值TH₂，产生波峰因子指示信号out₂。当A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa小于第二阈值TH₂时，设置波峰因子指示信号out₂为低电平，用于指示A相电机电流i_a正常；当A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa大于等于第二阈值TH₂时，设置波峰因子指示信号out₂为高电平，用于指示A相电机电流i_a故障。

在本申请该实施例中，同时采用A相电机电流i_a的均方根和波峰因子用于判断A相电机电流是否发生故障。其中，A相电机电流i_a的均方根用于表示A相电机电流的绝对变化量，进而对应指示A相电机电流所有参数的绝对变化量；A相电机电流i_a的波峰因子用于表示A相电机电流的相对变化量，进而对应指示A相电机电流所有参数的相对变化量。通过A相电机电流的绝对变化量和相对变化量，能够提高故障诊断的可靠性和精确度，减小故障诊断装置的体积和成本。

畸变判断模块，接收A相电机电流i_a和第三阈值TH₃，判断A相电机电流i_a的畸变是否在预设范围内。由于输送带上医药货物大小不同、重量不同，会导致对应的电机电流发生变化。当医药货物重量差别较大时，对应的电机电流差别也会很大，这就会导致故障诊断的误判。例如当采用均方根、波峰因子进行故障诊断时，该故障诊断装置在诊断得到电机电流剧烈变化时，无法判断对应原因是电机故障，还是负载变化。因此，本发明增设一畸变判断模块，能够准确判断电机故障，提高故障诊断精确度，减小误判率。

当电机故障时，输送带电机的三相电机电流会完全畸变，与前一周期的正常状态下的三相电机电流无任何相似性。而当电机驱动负载变化时，输送带电机的三相电机电流仅会幅值发生变化，其余特征保持不变，与前一周期的三相电机电流相似性较大。因此本发明通过设置畸变因子，来实现三相电机电流畸变判断，畸变因子ρ_xy具体设置为：

其中，i_ax(k)表示第x个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_ay(k)表示第y个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_axavg、i_ayavg分别表示第x、y个采样周期内的A相电机电流平均值。当畸变因子ρ_xy等于0时，表示A相电机电流在第x个采样周期、第y个采样周期完全不相似；当畸变因子ρ_xy等于1时，表示A相电机电流在第x个采样周期、第y个采样周期完全相同。

进一步的，畸变判断模块包括畸变因子计算子模块和畸变指示子模块。畸变因子计算子模块接收A相电机电流i_a，计算A相电机电流i_a的第n、n+1采样周期之间的畸变因子ρ_n(n+1)、第n+1、n+2采样周期之间的畸变因子ρ_(n+1)(n+2)。

畸变指示子模块接收畸变因子ρ_n(n+1)、ρ_(n+1)(n+2)和第三阈值TH₃，产生畸变指示信号out₃。当畸变因子ρ_n(n+1)与畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值小于第三阈值TH₃时，设置畸变指示信号out₃为低电平，用于指示A相电机电流i_a正常；当畸变因子ρ_n(n+1)与畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值大于等于第三阈值TH₃时，设置畸变指示信号out₃为高电平，用于指示A相电机电流i_a故障。

A相故障判断模块，分别接收均方根指示信号out₁、波峰因子指示信号out₂、畸变指示信号out₃，产生A相故障指示信号F_outA。仅当均方根指示信号out₁、波峰因子指示信号out₂、畸变指示信号out₃同时为高电平时，才设置A相故障指示信号F_outA为高点平；当均方根指示信号out₁、波峰因子指示信号out₂、畸变指示信号out₃任一项为低电平时，设置A相故障指示信号F_outA为低点平。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能医药货架的输送带电机故障诊断装置，由A相故障诊断装置、B相故障诊断装置和C相故障诊断装置构成；所述A相故障诊断装置、所述B相故障诊断装置和所述C相故障诊断装置结构和工作方式相同；其特征在于，所述A相故障诊断装置包括：A相电流采样模块、均方根判断模块、波峰因子判断模块、畸变判断模块和A相故障判断模块；

所述A相电流采样模块，在每个采样周期内对输送带电机的A相电流进行采样，产生A相电机电流i_a；

所述均方根判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第一阈值TH₁，判断所述A相电机电流i_a的均方根是否在预设范围内，产生均方根指示信号out₁；

所述波峰因子判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第二阈值TH₂，判断所述A相电机电流i_a的波峰因子是否在预设范围内，产生波峰因子指示信号out₂；

所述畸变判断模块，接收所述A相电机电流i_a和第三阈值TH₃，判断所述A相电机电流i_a的畸变是否在预设范围内，产生畸变指示信号out₃；

所述A相故障判断模块，分别接收所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃，产生A相故障指示信号F_outA。

2.根据权利要求1所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，所述采样周期为半个电机电流周期。

3.根据权利要求1所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，所述均方根判断模块包括均方根计算子模块和均方根指示子模块；所述均方根计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa；均方根指示子模块接收所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa和所述第一阈值TH₁，产生所述均方根指示信号out₁。

4.根据权利要求3所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，当所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa小于所述第一阈值TH₁时，设置所述均方根指示信号out₁为低电平；当所述A相电机电流i_a的均方根i_rmsa大于等于所述第一阈值TH₁时，设置所述均方根指示信号out₁为高电平。

5.根据权利要求1所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，所述波峰因子判断模块包括波峰因子计算子模块和波峰因子指示子模块；所述波峰因子计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa；所述波峰因子指示子模块接收所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa和所述第二阈值TH₂，产生所述波峰因子指示信号out₂。

6.根据权利要求5所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，当所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa小于所述第二阈值TH₂时，设置所述波峰因子指示信号out₂为低电平；当所述A相电机电流i_a的波峰因子i_cfa大于等于所述第二阈值TH₂时，设置所述波峰因子指示信号out₂为高电平。

7.根据权利要求1所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，所述畸变判断模块包括畸变因子计算子模块和畸变指示子模块；所述畸变因子计算子模块接收所述A相电机电流i_a，计算所述A相电机电流i_a的第n、n+1采样周期之间的畸变因子ρ_n(n+1)、第n+1、n+2采样周期之间的畸变因子ρ_(n+1)(n+2)；所述畸变指示子模块接收畸变因子ρ_n(n+1)、ρ_(n+1)(n+2)和所述第三阈值TH₃，产生所述畸变指示信号out₃。

8.根据权利要求7所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，所述畸变因子为：

其中，i_ax(k)表示第x个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_ay(k)表示第y个采样周期内的第k个采样的A相电机电流，i_axavg、i_ayavg分别表示第x、y个采样周期内的A相电机电流平均值。

9.根据权利要求7或8所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，当所述畸变因子ρ_n(n+1)与所述畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值小于所述第三阈值TH₃时，设置所述畸变指示信号out₃为低电平；当所述畸变因子ρ_n(n+1)与所述畸变因子ρ_(n+1)(n+2)的差值大于等于所述第三阈值TH₃时，设置所述畸变指示信号out₃为高电平。

10.根据权利要求1所述的输送带电机故障诊断装置，其特征在于，当所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃同时为高电平时，设置所述A相故障指示信号F_outA为高点平；当所述均方根指示信号out₁、所述波峰因子指示信号out₂、所述畸变指示信号out₃任一项为低电平时，设置所述A相故障指示信号F_outA为低点平。

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