JPH01295003A - Diagnostic apparatus for rolling machine - Google Patents
Diagnostic apparatus for rolling machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧延機診断装置に係わり、特に圧延機の電気油
圧サーボ機構を構成する油圧圧下装置の異常検知に好適
な診断装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a rolling mill diagnostic device, and more particularly to a diagnostic device suitable for detecting an abnormality in a hydraulic lowering device constituting an electrohydraulic servo mechanism of a rolling mill.
従来の電気油圧サーボ系の異常箇所検知方法、特に電気
サーボ弁を用いた圧延機の油圧圧下装置の異常箇所検知
方法には、特開昭61−88309号に記載のものがあ
り、これは、シリンダ位置指令信号に対してサーボ電流
、サーボ弁開度、シリンダ位置の各信号をそれぞれ基準
値と比較して各信号における十又は−の極性を求め、そ
の極性に応じて予め定めておいた判定基準に基づいて異
常発生箇所を検出するものである。A conventional method for detecting an abnormality in an electro-hydraulic servo system, particularly a method for detecting an abnormality in a hydraulic rolling machine of a rolling mill using an electric servo valve, includes the method described in JP-A-61-88309, which is Each signal of servo current, servo valve opening, and cylinder position is compared with the reference value for the cylinder position command signal, and the polarity of 10 or - in each signal is determined, and a predetermined judgment is made according to the polarity. This detects the location of abnormality based on standards.
上記従来方法は、シリンダ位置指令信号が下記(1)式
で示されるような単純な場合は異常発生箇所を検出可能
である。The conventional method described above is capable of detecting a location where an abnormality occurs when the cylinder position command signal is as simple as shown in equation (1) below.
f (t ) =at+b (1)こ
こでf (t) ニジリンダ位置指令信号t:時間
a、b:定数
しかしながら、圧延機が稼動中のときは、シリンダ位置
指令信号は単純な関数で表わすことができす、周波数成
分を含んだvL雑なものとなる。また、サーボ電流、サ
ーボ弁開度等の信号は、シリンダ位置フィードバック信
号を含んださらに複雑な信号となり、比較回路を用いて
基準信号と比較することは非常に困難である。f (t) = at + b (1) where f (t) cylinder position command signal t: time a, b: constants However, when the rolling mill is in operation, the cylinder position command signal cannot be expressed by a simple function. Yes, the VL becomes a coarse one containing frequency components. Furthermore, signals such as servo current and servo valve opening amount become more complex signals including cylinder position feedback signals, and it is very difficult to compare them with reference signals using a comparison circuit.
本発明は、圧延機が保守点検時等のような単純動作時の
みでなく稼動中であっても異常を検知することのできる
圧延機診断装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rolling mill diagnostic device that can detect abnormalities not only during simple operations such as during maintenance and inspection, but also when the rolling mill is in operation.
本発明は、上記目的を達成するために、電気油圧サーボ
系を構成する装置の各種要素の入力信号及び出力信号を
取り込む信号取込手段と、前記信号取込手段に取り込ま
れた入力信号及び出力信号を解析する解析手段と、前記
解析手段の解析結果に基づき前記電気油圧サーボ系の異
常判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を
表示する表示手段とを備えている。In order to achieve the above object, the present invention provides a signal capturing means for capturing input signals and output signals of various elements of a device constituting an electro-hydraulic servo system, and an input signal and an output signal captured by the signal capturing means. The apparatus includes an analysis means for analyzing a signal, a determination means for determining an abnormality in the electro-hydraulic servo system based on the analysis result of the analysis means, and a display means for displaying the determination result of the determination means.
前記解析手段は、好ましくは、前記各種要素の入力信号
及び出力信号より伝達関数を演算してその伝達関数に関
するデータを求め、前記判定手段は予め設定された正常
時の伝達関数に関するデータを有し、前記演算された伝
達関数のデータとこの予め設定された正常時の伝達関数
のデータとを比較して異常判定を行なう。Preferably, the analysis means calculates a transfer function from the input signals and output signals of the various elements to obtain data regarding the transfer function, and the determination means has data regarding the transfer function in a normal state set in advance. , the calculated transfer function data is compared with this preset normal transfer function data to determine an abnormality.
前記判定手段は、好ましくは、予め設定された判断ルー
ルを有し、前記解析手段の解析結果をこの判断ルールに
よりマトリックス探索し、異常判定を行なう。The determination means preferably has a preset determination rule, performs a matrix search of the analysis results of the analysis means using the determination rule, and determines an abnormality.
本発明の圧延機診断装置は、好ましくは、前記判定手段
により異常判定が行なえなかった場合又はさらに詳細な
情報が必要な場合、予め設定された問診ルールに基づき
故障探索方法又は故障対策のガイダンスを前記表示手段
に表示させる問診手段をさらに有する。Preferably, the rolling mill diagnostic device of the present invention provides guidance on a failure search method or failure countermeasure based on preset interview rules when the determination means cannot determine an abnormality or when more detailed information is required. The apparatus further includes an inquiry means for displaying information on the display means.
また前記判定手段は、好ましくは、予め設定された余寿
命別の推移伝達関数を有し、上記演算された伝達関数と
この余寿命別の推移伝達関数とを比較して余寿命を判定
する。The determination means preferably has a preset transition transfer function for each remaining life, and compares the calculated transfer function with this transition transfer function for each remaining life to determine the remaining life.
本発明の圧延機診断装置は、好ましくは、前記信号取込
手段に取り込まれた各種要素の入力信号及び出力信号の
ノイズを除去するためのフィルター手段をさらに有し、
このフィルター手段は、平均法、ウィンドウ法及び最大
エントロピ法の各種フィルターからなっている。The rolling mill diagnostic device of the present invention preferably further includes filter means for removing noise from input signals and output signals of various elements taken into the signal taking means,
This filter means consists of various filters of average method, window method and maximum entropy method.
信号取込手段に取り込まれた各種要素の入力信号及び出
力信号は解析手段により解析され、その解析結果に基づ
き判定手段で電機油圧サーボ系の異常判定を行なう、こ
のため圧延機がたとえ可動中にあり、入力信号及び出力
信号に複雑な信号が含まれていても、電気油圧サーボ系
の異常を検知することかできる。The input signals and output signals of various elements taken into the signal acquisition means are analyzed by the analysis means, and based on the analysis results, the determination means determines whether there is an abnormality in the electro-hydraulic servo system. Even if the input and output signals include complex signals, it is possible to detect abnormalities in the electro-hydraulic servo system.
電気油圧サーボ系を構成する装置が圧延機の油圧圧下装
置であり、要素かそのサーボ弁である場合、解析手段は
、サーボ弁のスプール位置信号とコイル電流からサーボ
弁の伝達関数を演算し、その伝達関数からある1点以上
の周波数での位相又はゲイン利得を算出する。判定手段
には正常時の伝達関数の位相又はゲイン利得が予め設定
されており、解析手段で算出された位相又はゲイン利得
と予め設定された位相又はゲイン利得とを比較し異常判
定を行なう0例えば、サーボ弁にスプール固渋の異常が
生じた場合は、伝達関数の位相遅れ、又はゲイン利得の
低下が生じ、上記比較からスプール固渋の異常を検知す
ることができる。なおある1点以上の遅れ位相での周波
数を比較してもよい。When the device constituting the electro-hydraulic servo system is a hydraulic reduction device of a rolling mill, and the element is a servo valve thereof, the analysis means calculates the transfer function of the servo valve from the spool position signal and coil current of the servo valve, The phase or gain gain at one or more frequencies is calculated from the transfer function. The phase or gain gain of the transfer function during normal operation is preset in the determination means, and the abnormality determination is made by comparing the phase or gain gain calculated by the analysis means with the preset phase or gain gain. If a spool stiffness abnormality occurs in the servo valve, a phase delay in the transfer function or a decrease in gain occurs, and the spool stiffness abnormality can be detected from the above comparison. Note that frequencies at one or more delayed phases may be compared.
判定手段がマトリックス探索する場合には、複数の信号
の解析結果の組み合わせで異常判定が行なえ、異常発生
箇所と異常内容を正確に知ることかできる。When the determining means performs a matrix search, an abnormality can be determined by combining the analysis results of a plurality of signals, and the location and contents of the abnormality can be accurately known.
問診手段を設けた場合には、判定手段により異常判定が
行なえなかった場合又はさらに詳細な情報が必要な場合
でも、オペレータは表示手段に表示される故障探索方法
又は故障対策のガイタンスに従い問診をし、情報を補充
することにより、より正確かつ詳細な診断を行なうこと
ができる。If an inquiry means is provided, even if the judgment means fails to determine an abnormality or more detailed information is required, the operator should carry out the inquiry according to the fault search method or troubleshooting guidance displayed on the display means. By supplementing the information, more accurate and detailed diagnosis can be made.
前記判定手段が余寿命を判定する場合は、電気油圧サー
ボ系要素の余寿命を知ることができる。When the determining means determines the remaining life, it is possible to know the remaining life of the electro-hydraulic servo system element.
各種フィルターからなるフィルター手段を設けた場合に
は、取込信号の種類に応じて最適のフィルターを選択し
、信号ごとに適切にノイズを除去することができ、より
正確な解析が可能となる。When a filter means consisting of various filters is provided, the optimum filter can be selected according to the type of captured signal, and noise can be appropriately removed for each signal, making it possible to perform more accurate analysis.
以下、本発明の好適実施例を第1図〜第7図を参照して
説明する6
第1図において、本発明の一実施例による圧延機診断装
置は、データ取込装置10、バッファメモリ11、フィ
ルタ12、波形処理装置13、A−ボード14、サンプ
ル定数9利定用データが入っている定数メモリ15、デ
ータサンプリング装置16、判断ルールが入っている第
1のルールメモリ17、問診ルールか入っている第2の
ルールメモリ18、判定演算装置1つ、表示装置20か
らなっている。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.6 In FIG. , filter 12, waveform processing device 13, A-board 14, constant memory 15 containing sample constant 9 usage data, data sampling device 16, first rule memory 17 containing judgment rules, interview rules? It consists of a second rule memory 18, one judgment calculation device, and a display device 20.
データ取り込み装置10は多チャンネンルのAD変換器
よりなり、後述するシリンダ位置指令値、サーボ電流、
誤差電圧等のアナログ信号はここでディジタル信号に変
換され、−時、バッファメモリ11に蓄えられる。その
ディジタル信号はノイズなどの外乱データを取り除くフ
ィルタ12を通って波形処理装置13に取り込まれ、こ
こで必要に応じ、伝達関数が生成される。データサンプ
リング装置16においては、波形処理装置13で生成さ
れた伝達関数の定数メモリ15内のサンプル定数でのゲ
イン利得、位相が算出される。また入力信号と出力信号
が単純な関係にある場合は、その関係を演算する。この
ように波形処理装置13、定数メモリ15及びデータサ
ンプリング装置16は、入力信号及び出力信号を解析す
る解析手段を構成する。The data acquisition device 10 is composed of a multi-channel AD converter, and includes cylinder position command values, servo currents, etc., which will be described later.
Analog signals such as error voltages are converted into digital signals here and stored in the buffer memory 11. The digital signal passes through a filter 12 that removes disturbance data such as noise, and is taken into a waveform processing device 13, where a transfer function is generated as necessary. In the data sampling device 16, the gain and phase of the transfer function generated by the waveform processing device 13 at the sample constants in the constant memory 15 are calculated. Furthermore, if the input signal and the output signal have a simple relationship, that relationship is calculated. In this way, the waveform processing device 13, constant memory 15, and data sampling device 16 constitute analysis means for analyzing input signals and output signals.
判定演算装′8.1つでは、データサンプリンタ装置1
6での演算結果と定数メモリ15の判定用データとを比
較し、第1のルールメモリ17の判断ルールに基づき異
常箇所の判定が行われる。このように定数メモリ15、
第1のルールメモリ17、判定演算装置19は、上記解
析手段の解析結果に基づき各種要素の異常判定を行なう
判定手段を、構成する0判定演算装置19での判定結果
は、表示装置20によって表示される。Judgment calculation unit '8. One is the data sampler device 1.
The calculation result in step 6 is compared with the determination data in the constant memory 15, and an abnormal location is determined based on the determination rule in the first rule memory 17. In this way, constant memory 15,
The first rule memory 17 and the judgment calculation device 19 constitute judgment means for determining abnormality of various elements based on the analysis results of the analysis means.The judgment results of the zero judgment calculation device 19 are displayed on the display device 20. be done.
また判定演算装置1つで異常判定が行なえなかった場合
又はさらに詳細な情報か必要な場合には第2のルールメ
モリ18の問診ルールに基づき故障探索方法又は故障対
策のガイダンスを表示装置20に表示させる。In addition, if an abnormality cannot be determined by one determination calculation device or if more detailed information is required, the display device 20 displays guidance for failure search methods or failure countermeasures based on the inquiry rules in the second rule memory 18. let
次に圧延機の電気油圧サーボ機構を構成する油圧圧下装
置を例にとり、本実線間の動作を説明する。Next, the operation between the solid lines will be explained by taking as an example a hydraulic lowering device that constitutes an electro-hydraulic servo mechanism of a rolling mill.
まず、圧延機における油圧圧下装置の制御系を第2図を
参照して説明する。第2図において、21は油圧シリン
ダ22のシリンダ位置指令信号?出力する位置設定器で
あり、位置設定器21により指示されたシリンダ位置指
令信号は、加算器23においてシリンダ位置フィードバ
ック信号と加算され、誤差電圧を生成し、サーボアンプ
24により誤差電圧に比例したコイル電流を出力し、サ
ーボ弁25のコイル26に磁束を作り出す、コイル26
はスリーブ27内を軸線方向に移動可能なスプール28
に固定されており、コイル26に磁束が発生すると、そ
の外側に配置されている永久磁石29の磁力により、コ
イル26はスプール28と共に軸線方向に動く、スプー
ル28が図示の位置にある時、ポンプ30の油は実線矢
印の経路を通って油圧シリンダ22に流れ込み、油圧シ
リンダ22を押し上げる。又、スプール28がスリーブ
27内を左へ動いた場合は、油圧シリンダ22内の油は
点線矢印の経路を通ってタンク31内に流れ込み、油圧
シリンダ22が下降する。スプール28の動きはスプー
ル位置検出器32で検出される。また油圧シリンダ22
の動きは、油圧シリンダ位置検出器33によって検出さ
れ、シリンダ位置指令信号にフィードバックされる。そ
して、シリンダ位置指令信号と閉ループを構成すること
により、油圧シリンダ22を常に設定位置に保つべく動
作する。First, the control system of the hydraulic rolling device in the rolling mill will be explained with reference to FIG. In FIG. 2, 21 is a cylinder position command signal for the hydraulic cylinder 22? The cylinder position command signal instructed by the position setting device 21 is added to the cylinder position feedback signal in the adder 23 to generate an error voltage, and the servo amplifier 24 generates a coil proportional to the error voltage. Coil 26 outputs current and creates magnetic flux in coil 26 of servo valve 25
is a spool 28 movable in the axial direction within the sleeve 27;
When a magnetic flux is generated in the coil 26, the coil 26 moves in the axial direction together with the spool 28 due to the magnetic force of the permanent magnet 29 disposed outside the coil 26. When the spool 28 is in the position shown, the pump 30 flows into the hydraulic cylinder 22 through the path indicated by the solid line arrow and pushes up the hydraulic cylinder 22. Further, when the spool 28 moves to the left within the sleeve 27, the oil within the hydraulic cylinder 22 flows into the tank 31 through the path indicated by the dotted line arrow, and the hydraulic cylinder 22 descends. Movement of the spool 28 is detected by a spool position detector 32. Also, the hydraulic cylinder 22
The movement is detected by the hydraulic cylinder position detector 33 and fed back to the cylinder position command signal. By forming a closed loop with the cylinder position command signal, the hydraulic cylinder 22 is operated to always maintain the set position.
このような油圧圧下装置の制御系をブロック図で表わす
と第3図のようになる0図中、Vrefはシリンダ位置
指令信号、Vsは誤差信号、ivはコイル電流、VOは
スプール位置信号、Yはシリンダ変位、SYはシリンダ
位置フィードバック信号を示す。The control system of such a hydraulic pressure reduction device is shown in a block diagram as shown in Fig. 3. In Fig. 3, Vref is the cylinder position command signal, Vs is the error signal, iv is the coil current, VO is the spool position signal, and Y indicates the cylinder displacement, and SY indicates the cylinder position feedback signal.
このようなサーボ系における故障としては、サーボアン
プ24、加算器23の演算回路の異常によってコイル電
流の生成が正常に行なわれず、スプール28の動作が遅
くなり、油圧シリンダ設定の時間が長すぎたり、スプー
ルの動作が早くなって油圧の流入速度の増大により油圧
衝撃か発生する等の機械的に好ましくない故障がある。Such failures in the servo system include malfunctions in the arithmetic circuits of the servo amplifier 24 and the adder 23, which prevent the coil current from being generated normally, slowing down the operation of the spool 28, and causing the hydraulic cylinder setting to take too long. There are unfavorable mechanical failures such as a hydraulic shock occurring due to an increase in the inflow speed of hydraulic pressure due to the spool's movement becoming faster.
又、サーボアン124においては、電源ヒユーズ切断に
よる出力不可の状態も起こりうる。サーボ弁25の故障
としては、コイル26の断線、ショート、スプール28
とスリーブ27間では、油中のゴミによる固渋、又、ス
プール28、スリーブ27の摩耗等がある。油圧シリン
ダ22においては、それを構成するシリンダ34とピス
トン35間のパラギンの摩耗により油の洩れが多くなり
、流入量−ストローク量の換算効率が落ち、油圧シリン
ダ22の応答速度が低下する故障もある。Furthermore, in the servo amplifier 124, a state in which output is not possible may occur due to the power supply fuse being disconnected. Malfunctions of the servo valve 25 include disconnection of the coil 26, short circuit, and spool 28.
Between the oil and the sleeve 27, there is hardness due to dirt in the oil, and there is wear of the spool 28 and the sleeve 27. In the hydraulic cylinder 22, oil leakage increases due to wear of the paragin between the cylinder 34 and the piston 35, which reduces the efficiency of converting the inflow amount to the stroke amount, and may cause failures that reduce the response speed of the hydraulic cylinder 22. be.
本実施例の圧延機診断装置においては、このような油圧
圧下装置の制御系に対して、圧延機の稼動中における常
時監視においては、シリンダ位置指令信号VIIEF、
誤差電圧VS、コイル電流iv、スプール位置信号Vo
−シリンダ位置フィードバック信号SYをデータ取込装
置10を通してAD変換して取込みながら、故障解析に
十分なデータが取れる時間間隔毎にバッファメモリ11
にデータを貯える0通常はその時間が過ぎると新しいデ
ータを入れてゆき、稼動中の最新のデータが常にバッフ
ァメモリ11に保存される。又、圧延機の図示しないサ
ーボ制御盤の中にはシリンダ位置指令信号VREFに対
して、シリンダ位置フィードバック信号SYが極端に遅
い場合に故障発生信号が出力される。この故障発生信号
は本装置のデータ取込装置10に取込まれ、データの取
込み更新を中止する。その時点で故障前のデータがバッ
ファメモリ11内に残る。そして、そのデータを元にし
て故障解析を行なうことにより故障発生原因、及び対策
を短時間に行なうことが出来る。In the rolling mill diagnostic device of this embodiment, the cylinder position command signal VIIEF,
Error voltage VS, coil current iv, spool position signal Vo
- While AD converting and importing the cylinder position feedback signal SY through the data acquisition device 10, the buffer memory 11 is used at every time interval when sufficient data for failure analysis can be obtained.
0 Normally, new data is stored after that time, and the latest data during operation is always stored in the buffer memory 11. Further, in a servo control panel (not shown) of the rolling mill, a failure occurrence signal is output when the cylinder position feedback signal SY is extremely slow with respect to the cylinder position command signal VREF. This failure occurrence signal is captured by the data capture device 10 of this device, and the data capture and update is stopped. At that point, the data before the failure remains in the buffer memory 11. By performing a failure analysis based on this data, the cause of failure occurrence and countermeasures can be taken in a short time.
具体的には、スプール28に関しては、入力であるコイ
ル電K i Vに対しスプール位置信号■0の伝達関数
を演算する。そして正常な時の伝達関数と異常な時の伝
達関数を、ある1点以上の周波数での位相遅れ、又はゲ
イン利得について比較する。又はある1点以上の遅れ位
相での周波数を比較する。そしてその差が予め設定され
た値より大きい場合は異常と判断する。Specifically, regarding the spool 28, the transfer function of the spool position signal 0 is calculated for the input coil electric K i V. Then, the normal transfer function and the abnormal transfer function are compared in terms of phase delay or gain gain at one or more frequencies. Or compare frequencies at one or more delayed phases. If the difference is larger than a preset value, it is determined that there is an abnormality.
例えば、スプール位置信号Voとコイル電流i■の関係
は下記の(2)式で表わすことができる。For example, the relationship between the spool position signal Vo and the coil current i can be expressed by the following equation (2).
vo ” K B X G2(S)x i v
(2)ここで、KB・・・サーボ弁ゲイン定数G2
(S)・・・サーボ弁伝達関数
G2(S)はサーボ弁の特性に依存するものであり、ゲ
イン利得を縦軸とするボード線図に表わすと第4図に示
すようになる。この中で実線は正常時の特性を示す、サ
ーボ弁にスプール固渋の異常が生じた場合、伝達関数の
ゲイン利得の低下が生じ、ボード線図は第4図の点線の
ようになり、スプール固渋においては、周波数の高い部
分の応答が遅くなる。このゲイン利得の変化を検知すれ
ば異常を検知することができる。vo ” K B X G2(S) x i v
(2) Here, KB...servo valve gain constant G2
(S)...The servo valve transfer function G2 (S) depends on the characteristics of the servo valve, and is shown in FIG. 4 when expressed in a Bode diagram with the gain as the vertical axis. In this figure, the solid line shows the normal characteristics.If a spool stiffness abnormality occurs in the servo valve, the gain of the transfer function will decrease, and the Bode diagram will look like the dotted line in Figure 4. In stubbornness, the response in high frequency parts becomes slow. An abnormality can be detected by detecting this change in gain.
またG2(S)を縦軸を位相にとりボード線図に表わせ
ば第5図に示すようである。ここで、正常であれば、9
0’位相遅れ周波数が例えは150H7に対し、100
Hzとなった時、予め差の限界値を40 Hzとしてお
けば、スプール28がゴミ等の原因により固渋したもの
として、異常と判断することが出来る。Furthermore, if G2(S) is expressed in a Bode diagram with the vertical axis representing the phase, it will be as shown in FIG. Here, if normal, 9
For example, if the 0' phase delay frequency is 150H7, it is 100
Hz, if the limit value of the difference is set to 40 Hz in advance, it can be determined that the spool 28 has become stiff due to dust or the like and is abnormal.
又、パワーアンプ部では、サーボアンプ24への入力(
誤差電圧;Vs)と出力(コイル電流:iV)で下記の
(3)式が成立するかどうかを確認することによって異
常を検知することが出来る。Also, in the power amplifier section, the input to the servo amplifier 24 (
An abnormality can be detected by checking whether the following equation (3) holds true for the error voltage (Vs) and the output (coil current: iV).
iv −K 八 VS
−(3)ここで、Vs
・・・・・・誤差電圧
iv・・・・・・コイル電流
K A・・・・・・ゲイン
次に、加算器23においては、シリンダ位置指令信号(
VREF)と誤差電圧(Vs )の関係が下記の(4)
式を満足しているがどぅがを検討することにより異常を
検知することが出来る。iv -K 8 VS
-(3) Here, Vs
......Error voltage iv...Coil current K A...Gain Next, in the adder 23, the cylinder position command signal (
The relationship between VREF) and error voltage (Vs) is as shown in (4) below.
Although the equation is satisfied, anomalies can be detected by examining the equation.
VS =VIIEF −3Y ・(4)
ここで、Vs・・・・・・誤差電圧
VREF・・・シリンダ位置指令信号
SY・・・・・・シリンダ位置フィードバック信号
油圧シリンダ22においては、入力であるスプール位置
信号と出力であるシリンダ位置フィードバック信号SY
の伝達関数を演算する。正常であれば、第6図に示すよ
うに、90’位相遅れ周波数が例えば15Hzであるの
に対し、破損等によりピストン34がスムースに動かな
かった場合、90°位相遅れの周波数が5Hzであれば
、差の限界を3H2としておき、これを越えたときに異
常と判断することによって、故障箇所を判断することが
できる。VS = VIIEF -3Y ・(4)
Here, Vs...Error voltage VREF...Cylinder position command signal SY...Cylinder position feedback signal In the hydraulic cylinder 22, the spool position signal is an input, and the cylinder position feedback is an output. Signal SY
Compute the transfer function of If it is normal, the 90' phase lag frequency is, for example, 15 Hz, as shown in Figure 6, but if the piston 34 does not move smoothly due to damage etc., the 90' phase lag frequency may be 5 Hz. For example, the location of the failure can be determined by setting the limit of the difference to 3H2 and determining that there is an abnormality when the limit is exceeded.
このようなサーボ弁25、油圧シリンダ22、加算器2
3、サーボアンプ24についての異常の判定は、第1の
ルールメモリ17に予め記憶された判断ルールにより行
われる。Such a servo valve 25, hydraulic cylinder 22, adder 2
3. Determination of abnormality regarding the servo amplifier 24 is performed according to determination rules stored in the first rule memory 17 in advance.
第1のルールメモリ17には、好ましくは、第7図に示
すような異常項目判定マトリックス表が設定されており
、各々の判断ルールの判定結果をこの表により7トリツ
クス探索し、異常発生箇所と異常内容を判定する。即ち
、第7図の表において、記号に1〜に5は異常判断ルー
ルによる判定係数であり、測定された信号を演算するこ
とによって得られる。記号に1〜に5はK 1〜1(5
の判定係数の正常と異常の境界値であり、経験的に決定
される値である。そして例えば、主系判定係数において
に1≦に1のとき主系即ち加算器23は正常であり、パ
ワーアンプ系においてに2≦に2のときパワーアンプ系
即ちサーボアンプ24は正常である。一方、K1 >k
l、K2 >K2のとき、それぞれ主系、パワーアンプ
系は異常である。またこれらの組み合わせにおいては、
K 1〜に5の全てが正常であるとき油圧圧下装置及び
その制御系は正常である。また異常においては、例えば
I(1、に3 、に4が異常でに2が正常ならばサーボ
弁コイル26の短絡という異常である。このようにして
それぞれの異常の内容を組み合わせによって確定する。Preferably, the first rule memory 17 is set with an abnormality item determination matrix table as shown in FIG. Determine the content of the abnormality. That is, in the table of FIG. 7, the symbols 1 to 5 are determination coefficients according to the abnormality determination rule, which are obtained by calculating the measured signals. The symbol 1 to 5 is K 1 to 1 (5
This is the boundary value between normal and abnormal for the determination coefficient of , and is a value determined empirically. For example, when the main system determination coefficient is 1≦1, the main system, that is, the adder 23 is normal, and when the power amplifier system is 2≦2, the power amplifier system, that is, the servo amplifier 24 is normal. On the other hand, K1 >k
When l, K2 > K2, the main system and power amplifier system are respectively abnormal. Also, in these combinations,
When all of K 1 to 5 are normal, the hydraulic pressure lowering device and its control system are normal. Regarding abnormalities, for example, if I(1, 3, 4) are abnormal and 2 is normal, the abnormality is a short circuit in the servo valve coil 26.In this way, the contents of each abnormality are determined by combination.
なお、本判定マトリックスにおいては、サーボ弁コイル
系判定係数に4を導入しているので、コイル26の出側
のコイル電圧VVをさらに検出し、コイル電圧ivとコ
イル電圧VVとからコイル系判定係数に4を求めること
が必要である。In this determination matrix, 4 is introduced as the servo valve coil system determination coefficient, so the coil voltage VV on the output side of the coil 26 is further detected, and the coil system determination coefficient is determined from the coil voltage iv and the coil voltage VV. It is necessary to find 4.
また第1のルールメモリ17には、余寿命別の推移伝達
関数が予め設定され、上記演算された伝達関数とこの余
寿命別の推移伝達関数とを比較して余寿命を検知するこ
とができる。In addition, the first rule memory 17 is preset with a transition transfer function for each remaining life, and the remaining life can be detected by comparing the calculated transfer function with this transition transfer function for each remaining life. .
即ち、サーボ弁25においては、スプール28がスリー
ブ27内を高速にかつ高頻度に摺動するため、当然摺動
摩耗が発生し、それかある限界を越えると摩耗部を通じ
て油の洩れが大きくなり、油流出入効率か下がり、スプ
ール28の動作速度が低下し、性能を満足出来なくなる
。That is, in the servo valve 25, since the spool 28 slides inside the sleeve 27 at high speed and frequently, sliding wear naturally occurs, and if a certain limit is exceeded, oil leaks through the worn part. , the oil inflow and outflow efficiency decreases, the operating speed of the spool 28 decreases, and the performance cannot be satisfied.
従来はサーボ弁25を分解し、スプール28とスリーブ
27を取り出し、その摩耗量を計測するか、又はサーボ
弁を専用テストスタンドにセットし、圧力−ゲイン特性
を計測して摩耗の限界を判定していた。これらの方法は
いづれもサーボ弁を圧延機より取り外す必要があり、圧
延機稼働中においては不可能であり、又、多大の作業時
間を要するものである0本実施例においては、油圧シリ
ンダ22内の圧力とスプール28の動作量の関係に着目
し、異常判定を行なう。Conventionally, the servo valve 25 was disassembled, the spool 28 and sleeve 27 were taken out, and the amount of wear was measured, or the servo valve was set on a special test stand and the pressure-gain characteristics were measured to determine the wear limit. was. In any of these methods, it is necessary to remove the servo valve from the rolling mill, which is impossible while the rolling mill is in operation, and requires a large amount of work time. An abnormality is determined by focusing on the relationship between the pressure of the spool 28 and the amount of movement of the spool 28.
つまり、油圧シリンダ22内の圧力を一定に保つには、
油圧シリンダ22内のパツキン部の微少な油のリーク量
を常にサーボバルブ弁25より油を供給して補償する必
要がある。In other words, to keep the pressure inside the hydraulic cylinder 22 constant,
It is necessary to always supply oil from the servo valve 25 to compensate for the slight amount of oil leaking from the packing part in the hydraulic cylinder 22.
油リーク量をQ、油圧シリフタ22内の圧力をPjl、
ポンプ30の圧力をPS、スプール28の動作量による
流路係数をf [Vo)とするとこれらの関係は式(5
)によって示される。 Voはスプール位置13号。The oil leak amount is Q, the pressure inside the hydraulic shifter 22 is Pjl,
If the pressure of the pump 30 is PS, and the flow path coefficient due to the operating amount of the spool 28 is f[Vo], these relationships are expressed by equation (5).
). Vo is spool position 13.
Q= f (Vo)J Ps −Pj −(5)f
(ν0)はスプール28が摩耗してくると当然変化し
、推移伝達関数f’(Vo)となる。Q= f (Vo)J Ps −Pj −(5)f
(v0) naturally changes as the spool 28 wears out, and becomes a transition transfer function f' (Vo).
従って、(3)式よりQとPsとPjを測定すれば推移
伝達関数f’(Vo)の関数か決定出来る。よって摩耗
量刑の推移伝達関数f’(Vo)を予め求めておき、実
測したf’(Vo)を比較し、摩耗量を推定し、サーボ
弁25の余寿命、異常を検知することが出来る。Therefore, by measuring Q, Ps, and Pj from equation (3), it is possible to determine whether it is a function of the transitive transfer function f' (Vo). Therefore, the wear rate transfer function f'(Vo) is determined in advance, and the actually measured f'(Vo) is compared to estimate the amount of wear, thereby making it possible to detect the remaining life of the servo valve 25 and any abnormalities.
一方、故障判定結果については、表示装置20に故障部
位、故障種類、対策を表示するが、故障判定が行なえな
かったり、さらに詳細な情報が必要な場合においては、
サーボシステム関係の熟練技術者の判断をルール化して
、問診ルール18に蓄えておき、その問診ルールに基づ
き、故障探索方法又は故障対策のガイダンスを表示装置
20に表示させる。調査者は、表示装置20に示される
カイダンスにより、本装置と問診形式で情報を補充し、
より正確かつ詳細な診断を行うことができる。On the other hand, regarding failure determination results, the failure location, failure type, and countermeasures are displayed on the display device 20, but if failure determination cannot be performed or more detailed information is required,
Judgments of a skilled engineer related to the servo system are made into rules and stored in an inquiry rule 18, and based on the inquiry rule, a failure search method or guidance for failure countermeasures is displayed on a display device 20. The researcher supplements information with this device and in the form of an interview using the kaidans shown on the display device 20.
More accurate and detailed diagnosis can be made.
なお圧延機のサーボシステムでは、応答性が数m S
e Cから十数m5ecと早く、かつ制御指令は数十H
zのオーダで変化している。この変化は圧延される板材
の厚みむら、温度むら、硬度むら等の影響によるもので
あるが、サーボ制御系より取り出された種々の信号には
必ずノイズが含まれており、それらの信号より伝達関数
を7N算するとノイズによる影響で真の伝達関数が得ら
れない。Note that the servo system of a rolling mill has a response of several meters S.
e It is fast from C to more than 10 m5ec, and the control command is several tens of hours.
It changes on the order of z. This change is due to the effects of thickness unevenness, temperature unevenness, hardness unevenness, etc. of the rolled plate material, but the various signals extracted from the servo control system always contain noise, and the transmission of these signals If the function is calculated by 7N, the true transfer function cannot be obtained due to the influence of noise.
そこで、本実施例では、信号をバッファメモリ11に取
り込んだ後にランダムなノイズ成分を除去するため、フ
ィルタ12を設けている。このフィルタは平均法、ウィ
ンドウ法、最大エントロピ法のフィルタ理論に基づいた
複数種類のディジタルフィルタからなっている。これに
より、取込信号の種類に応じて!&適のフィルターを選
択し、信号ごとに適切にノイズを除去することができ、
より正確な解析が可能となる。Therefore, in this embodiment, a filter 12 is provided in order to remove random noise components after the signal is taken into the buffer memory 11. This filter consists of multiple types of digital filters based on the filter theory of the average method, window method, and maximum entropy method. With this, depending on the type of captured signal! & Select the appropriate filter to remove noise appropriately for each signal,
More accurate analysis becomes possible.
以上説明したごとく、本発明をによれば、圧延機がたと
え稼働中にあり、入力信号及び出力信号に複雑な信号が
含まれていても、電気油圧サーボ系の異常を正確に検知
することができ、圧延機の油圧圧下装置の安定稼働と生
産性向上に大なる効果を発揮するものである。As explained above, according to the present invention, even if the rolling mill is in operation and the input and output signals include complex signals, it is possible to accurately detect abnormalities in the electrohydraulic servo system. This has a great effect on stable operation and productivity improvement of the hydraulic reduction device of the rolling mill.
またマトリックス探索する場合には、異常内容まで正確
に知ることができる。Furthermore, when performing a matrix search, it is possible to accurately know the details of the abnormality.
問診手段を設けた場合には、問診形式で情報を補充する
ことにより、より正確かつ詳細な診断を行なうことがで
きる。If an interview means is provided, a more accurate and detailed diagnosis can be made by supplementing information in the interview format.
余寿命を判定する場合は、電気油圧サーボ系要素の余寿
命を知ることができ、対策が容易となる。When determining the remaining life, it is possible to know the remaining life of the electro-hydraulic servo system elements, making it easier to take countermeasures.
各種フィルターからなるフィルター手段を設けた場合に
は、信号ごとに適切にノイズを除去することができ、よ
り正確な解析が可能となる。When a filter means consisting of various filters is provided, noise can be appropriately removed for each signal, and more accurate analysis becomes possible.
第1図は本発明の一実施例による圧延機診断装置の概略
構成図であり、第2図は診断の対象となる圧延機の油圧
圧下装置及びその制御系の系統図であり、第3図は同油
圧圧下装置及びその制御系のブロック図であり、第4図
はサーボ弁部のボード線図の一例であり、第5図はサー
ボ弁部のボード線図の他の例であり、第6図は油圧シリ
ンダ部のボード線図の一例であり、第7図は7トリツク
ス探索のための巽常項目判定マトリックスを示す図であ
る。
符号の説明
10・・・データ取込装置 12・・・フィルタ16・
・・データサンプリング装置(解析手段)17・・・第
1のルールメモリ(判断ルール)18・・・第2のルー
ルメモリ(問診ルール)19・・・判定演算装置(判定
手段)
20・・・表示装置
出願人 株式会社 日立製作所
代理人 弁理士 春 日 g寞
、八 r+ 恥、八)へ ≧
第3図
第4図
周波数特性
第5図
第6図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rolling mill diagnostic device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of the hydraulic rolling device of the rolling mill to be diagnosed and its control system, and FIG. is a block diagram of the same hydraulic pressure reduction device and its control system, FIG. 4 is an example of the Bode diagram of the servo valve section, FIG. 5 is another example of the Bode diagram of the servo valve section, and FIG. FIG. 6 is an example of a Bode diagram of the hydraulic cylinder section, and FIG. 7 is a diagram showing a common item determination matrix for the 7-trix search. Explanation of symbols 10...Data acquisition device 12...Filter 16.
...Data sampling device (analysis means) 17...First rule memory (judgment rule) 18...Second rule memory (questionnaire rule) 19...Judgment calculation device (judgment means) 20... Display device applicant Hitachi, Ltd. Agent Patent attorney Haruhi Gho, 8 r+ Shame, 8) ≧ Figure 3 Figure 4 Frequency characteristics Figure 5 Figure 6
Claims (6)
力信号及び出力を取り込む信号取込手段と、前記取り込
まれた入力信号及び出力信号を解析する解析手段と、前
記解析手段の解析結果に基づき前記電気油圧サーボ系の
各種要素の異常判定を行なう判定手段と、前記判定手段
の判定結果を表示する表示手段とを有することを特徴と
する圧延機診断装置。(1) A signal importing means for importing input signals and outputs of various elements of the device constituting the electro-hydraulic servo system, an analysis means for analyzing the input signals and output signals taken in, and an analysis result of the analysis means. A rolling mill diagnostic device comprising: a determining means for determining abnormalities in various elements of the electro-hydraulic servo system based on the above information; and a display means for displaying the determination results of the determining means.
信号より伝達関数を演算してその伝達関数に関するデー
タを求め、前記判定手段は予め設定された正常時の伝達
関数に関するデータを有し、前記演算された伝達関数の
データとその予め設定された正常時の伝達関数のデータ
とを比較して異常判定を行なうことを特徴とする請求項
1記載の圧延機診断装置。(2) The analysis means calculates a transfer function from the input signals and output signals of the various elements to obtain data regarding the transfer function, and the determination means has data regarding the transfer function in a normal state set in advance; 2. The rolling mill diagnostic device according to claim 1, wherein abnormality is determined by comparing data of the calculated transfer function and data of the transfer function in a normal state set in advance.
、前記解析手段の解析結果をその判断ルールによりマト
リックス探索し、異常判定を行なうことを特徴とする請
求項1記載の圧延機診断装置。(3) The rolling mill diagnostic device according to claim 1, wherein the determination means has a preset determination rule, and searches the analysis result of the analysis means in a matrix according to the determination rule to determine the abnormality. .
合又はさらに詳細な情報が必要な場合、予め設定された
問診ルールに基づき故障探索方法又は故障対策のガイダ
ンスを前記表示手段に表示させる問診手段をさらに有す
ることを特徴とする請求項1記載の圧延機診断装置。(4) If the determination means fails to determine an abnormality or more detailed information is required, an inquiry means for displaying guidance on a failure search method or troubleshooting on the display means based on preset inquiry rules. The rolling mill diagnostic device according to claim 1, further comprising: a rolling mill diagnostic device according to claim 1;
信号より伝達関数を演算し、前記判定手段は予め設定さ
れた余寿命別の推移伝達関数を有し、前記演算された伝
達関数とこの余寿命別の推移伝達関数とを比較して余寿
命を検知することを特徴とする請求項1記載の圧延機診
断装置。(5) The analyzing means calculates a transfer function from the input signals and output signals of the various elements, and the determining means has a transition transfer function for each remaining life set in advance, and the calculated transfer function and the transfer function 2. The rolling mill diagnostic device according to claim 1, wherein the remaining life is detected by comparing the transition transfer function for each remaining life.
信号及び出力信号のノイズを除去するためのフィルター
手段をさらに有し、このフィルター手段は、平均法、ウ
ィンドウ法及び最大エントロピ法による複数種類のフィ
ルターを含むことを特徴とする請求項1記載の圧延機診
断装置。(6) It further comprises a filter means for removing noise from the input signals and output signals of various elements taken into the signal acquisition means, and this filter means uses multiple methods such as an average method, a window method, and a maximum entropy method. The rolling mill diagnostic device according to claim 1, further comprising a filter of different types.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120248A JPH01295003A (en) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Diagnostic apparatus for rolling machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63120248A JPH01295003A (en) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Diagnostic apparatus for rolling machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01295003A true JPH01295003A (en) | 1989-11-28 |
Family
ID=14781503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63120248A Pending JPH01295003A (en) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Diagnostic apparatus for rolling machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01295003A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016050785A (en) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | Jfeスチール株式会社 | Trouble diagnosing method, and device, for servo valves under hydraulic pressure |
US11166717B2 (en) | 2006-01-31 | 2021-11-09 | Cilag Gmbh International | Surgical instrument with firing lockout |
-
1988
- 1988-05-17 JP JP63120248A patent/JPH01295003A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11166717B2 (en) | 2006-01-31 | 2021-11-09 | Cilag Gmbh International | Surgical instrument with firing lockout |
JP2016050785A (en) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | Jfeスチール株式会社 | Trouble diagnosing method, and device, for servo valves under hydraulic pressure |
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