JPH0695059B2 - Diagnosis method of mechanical equipment by electric motor current - Google Patents
Diagnosis method of mechanical equipment by electric motor currentInfo
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- JPH0695059B2 JPH0695059B2 JP63203610A JP20361088A JPH0695059B2 JP H0695059 B2 JPH0695059 B2 JP H0695059B2 JP 63203610 A JP63203610 A JP 63203610A JP 20361088 A JP20361088 A JP 20361088A JP H0695059 B2 JPH0695059 B2 JP H0695059B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械設備の駆動源である電動機の駆動中の供
給電流から機械設備を診断してその異常を検出する電動
機電流による機械設備の診断方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a machine facility based on a motor current for diagnosing the machine facility from a supply current during driving of a motor which is a drive source of the machine facility and detecting an abnormality thereof. It relates to a diagnostic method.
従来、電動機およびその負荷である機械設備の異常診断
については有効な手立てがないのが実情である。Conventionally, there is no effective method for diagnosing an abnormality of an electric motor and mechanical equipment that is a load of the electric motor.
電動機については、熱動継電器により電動機の容量上の
制限と云う観点に立った電動機の異常判断および保護が
為されているが、この電動機で駆動される機械設備の異
常判断を行うことはできなかった。Regarding electric motors, thermal relays are used to judge and protect the electric motor from the viewpoint of limiting the capacity of the electric motor, but it is not possible to judge the abnormality of the mechanical equipment driven by this electric motor. It was
また、機械設備の異常診断については、専用のしかも個
々の検知したい故障毎のハード的センサーを設けて達成
している。Further, abnormality diagnosis of mechanical equipment is achieved by providing a dedicated hardware sensor for each failure to be detected.
例えば、コンベア搬送機器の検出故障内容としては、エ
プロンフィーダのシャーピン折れおよびスリップ、クラ
ッシャーのＶベルトの切損およびスリップ、スクリーン
のＶベルトの切損およびスリップ、コンベアのスリップ
および片寄り等があり、機械設備別に故障内容が異な
り、機械設備毎に検出すべき故障内容を組合せる必要が
ある。コンベアの片寄りについては、ベルトの耳部にコ
ロの付いた大型のリミットスイッチを対向配置してお
り、ベルトのスリップについては、非駆動側のプーリー
軸にスピードスイッチを設置する等の手段で検出してお
り、その他、Ｖベルト切損、シャーピン折れ等について
はさまざまな試みがなされている。For example, the detected failure contents of the conveyor conveyance device include shear pin breakage and slip of an apron feeder, V belt cutout and slip of a crusher, V belt cutout and slip of a screen, conveyor slip and offset, and the like. The failure content differs for each mechanical equipment, and it is necessary to combine the failure content to be detected for each mechanical equipment. For the deviation of the conveyor, a large limit switch with a roller is placed opposite to the ear of the belt, and belt slip is detected by means such as installing a speed switch on the pulley shaft on the non-driving side. In addition, various attempts have been made to cut the V-belt, break the shear pin, and the like.
この機械設備の異常診断の新しい試みとして、機械設備
を駆動している電動機の電流値もしくは電力値の上限設
定値と下限設定値とでもって監視すると云う手法があ
る。この手法の具体例としては、特開昭52−143856号公
報とか特開昭53−037566号公報がある。特開昭52−1438
56号公報に示された手法は、電動機の無負荷時の電流を
回転数に基づいて監視することにより機械設備の異常の
診断を行うものであり、特開昭53−037566号公報に示さ
れた手法は、熱間圧延機のロール荷重と電動機電流を検
出して機械設備の異常の診断を行うものである。As a new attempt for the abnormality diagnosis of the mechanical equipment, there is a method of monitoring with the upper limit setting value and the lower limit setting value of the electric current value or the electric power value of the electric motor driving the mechanical equipment. Specific examples of this technique include JP-A-52-143856 and JP-A-53-037566. JP 52-1438
The method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-037566 discloses a method for diagnosing an abnormality in mechanical equipment by monitoring the electric current of a motor when there is no load, based on the number of revolutions. The other method is to detect the roll load and electric motor current of the hot rolling mill and diagnose the abnormality of the mechanical equipment.
しかしながら、機械設備の異常診断をハード的センサー
で行う手段にあっては、故障検知能力が万全でないと共
に信頼性が低く、その専用のハードセンサーのメインテ
ナンスに多大な労力を要することになり、検知スピード
が遅く、機械損傷に至る以前に未然に防止することが難
しく、さらに個々のハードセンサーが高価であると云う
問題がある。However, the method of diagnosing abnormalities in mechanical equipment with a hardware sensor is not perfect in failure detection capability and is unreliable, and it requires a great deal of effort to maintain the dedicated hard sensor. However, there is a problem that it is slow, it is difficult to prevent it from happening before mechanical damage, and the individual hard sensors are expensive.
また、特開昭52−143856号公報に示された手法にあって
は、電動機自体の異常を知ることしかできず、また劣化
を含めた判定を行うことができない問題があり、この電
動機を用いる機械設備の診断を含めて異常を知ることが
できない以上、利用価値の高い異常診断法とは言えない
問題点がある。同様に、特開昭53−037566号公報に示さ
れた手法にあっては、使用過程の経時変化を含めて異常
の検出が行われないので、長期間に渡る異常の診断技術
として不充分なものとなっている。Further, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-143856 has a problem that it is only possible to know the abnormality of the electric motor itself and it is impossible to make a judgment including deterioration. Therefore, this electric motor is used. Since it is not possible to know the abnormality including the diagnosis of mechanical equipment, there is a problem that it cannot be said to be a highly useful abnormality diagnosis method. Similarly, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-037566, since the abnormality is not detected including the change over time in the use process, it is not sufficient as a long-term abnormality diagnosis technique. It has become a thing.
すなわち、従来の技術では、電動機及びその負荷であ
る機械設備の異常診断については有効な手立てがない。
機械設備の異常診断の一部については、専用のハード
の高価なセンサーによるものもあるが、検知能力が万全
でなく、信頼性が低く、応答性が低く、メインテナンス
に多大な労力を要するものである。電流値、電力値の
上下限値で判定する手法もあるが、機械設備の通常の時
定数の大きな変化に埋没して真の機械の異常を捕ええる
ことができない、等の問題がある。That is, in the related art, there is no effective measure for abnormality diagnosis of the electric motor and the mechanical equipment that is the load thereof.
Some of the abnormality diagnosis of mechanical equipment is done by dedicated hardware and expensive sensors, but it does not have perfect detection ability, low reliability, low responsiveness, and requires a lot of maintenance work. is there. There is also a method of making a determination based on the upper and lower limit values of the current value and the electric power value, but there is a problem that it is impossible to catch a true machine abnormality because it is buried in a large change in the normal time constant of mechanical equipment.
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点を解消
すべく創案されたもので、機械設備の駆動源である駆動
中の電動機の供給電流を指標として、この供給電流の変
化を診断対象別に解析することにより、機械設備の突発
的な異常と長期的な機能低下等の異常とを個々に確実に
診断することを目的としたものである。Therefore, the present invention was devised to solve the problems in the above-mentioned conventional technology, and analyzes changes in the supply current for each diagnostic target using the supply current of a driving electric motor that is a drive source of mechanical equipment as an index. By doing so, the purpose is to reliably and individually diagnose sudden abnormalities in mechanical equipment and abnormalities such as long-term functional deterioration.
上記目的を達成するための本発明の手段は、第１図に示
すように、 機械設備を駆動中の電動機２の供給電流を検出４して電
流信号を得ること、 この電流信号が、機械設備に対応して予め設定されてい
る固定設定上限値と固定設定下限値との範囲内にあるか
否かを判別し、この範囲内から外れている場合には機械
設備に異常があると診断する絶対比較検出処理11を行う
こと、 同様に電流信号が、この電流信号の直近の移動平均値と
偏差値とに基づく経時変化実積を基準として機械設備に
対応して演算設定される変動設定上限値と変動設定下限
値との範囲内にあるか否かを判別し、この範囲内から外
れている場合には機械設備に異常があると診断する相対
比較検出処理12を行うこと、 にある。Means of the present invention for achieving the above-mentioned object is, as shown in FIG. 1, to obtain a current signal by detecting 4 a supply current of an electric motor 2 which is driving a mechanical equipment. It is determined whether or not it is within the range between the fixed set upper limit value and the fixed set lower limit value set in advance corresponding to the above, and if it is out of this range, it is diagnosed that there is an abnormality in the mechanical equipment. Absolute comparison detection processing 11 is performed, and similarly, the current signal is calculated and set corresponding to the mechanical equipment based on the actual change over time based on the latest moving average value and deviation value of the current signal. It is to determine whether or not the value is within the range between the fluctuation setting lower limit value, and if it is out of the range, the relative comparison and detection process 12 for diagnosing that there is an abnormality in the mechanical equipment is performed.
（以下、第２図参照）絶対比較検出処理11および相対比
較検出処理12される電流信号としては、電動機２の供給
電流を検出４して検出電流信号を得て、この検出電流信
号のアナログ値を時間的なサンプリング処理８によりサ
ンプリング電流信号に変換した後、このサンプリング電
流信号を単純に積算処理９して得られる積算電流信号を
使用するか、またはこの積算電流信号をディジタルフィ
ルタ処理10して瞬間的な異常値を均してインパルスノイ
ズを除去して得られるフィルタ電流信号を使用する。(See FIG. 2 below) As the current signals to be subjected to the absolute comparison detection processing 11 and the relative comparison detection processing 12, the supply current of the electric motor 2 is detected 4 to obtain a detection current signal, and the analog value of this detection current signal is obtained. Is converted into a sampling current signal by a temporal sampling process 8 and then the integrated current signal obtained by simply integrating the sampling current signal 9 is used, or the integrated current signal is digitally filtered 10 A filter current signal obtained by smoothing out an instantaneous abnormal value and removing impulse noise is used.
上記手段に加えて、電流信号の瞬時値を表示すると共
に、絶対比較検出処理11および相対比較検出処理12の結
果を表示するCRT表示処理を施すのが良く、また電流信
号を一時的にストックし、このストックした電流信号デ
ータをディジタルフィルタ処理10、絶対比較検出処理1
1、相対比較検出処理12さらにはCRT表示処理させるデー
タトレース処理を施すのが良い。すなわち、ストックし
た電流信号データを再生して、故障判定した時の電流デ
ータと有効性との検証を行ってチューニングレベルアッ
プを達成する。In addition to the above means, it is preferable to perform a CRT display process for displaying the instantaneous value of the current signal and displaying the results of the absolute comparison detection process 11 and the relative comparison detection process 12, and temporarily store the current signal. , This stocked current signal data is digital filter processing 10, absolute comparison detection processing 1
1. Relative comparison / detection processing 12 Further, data trace processing for CRT display processing is preferably performed. That is, the stocked current signal data is reproduced and the current data and the validity at the time of failure determination are verified to achieve the tuning level up.
また、より正確な診断結果を得るために、絶対比較検出
処理11、相対比較検出処理12そしてCRT表示処理される
電流信号の供給・遮断を行うと共に、この電流信号を積
算電流信号とフィルタ電流信号との何れかに切替え設定
する切替え処理を施すのが有利である。In addition, in order to obtain a more accurate diagnosis result, the absolute comparison detection process 11, the relative comparison detection process 12, and the CRT display process are performed to supply and cut off the current signal, and this current signal is used as the integrated current signal and the filter current signal. It is advantageous to perform a switching process for switching and setting to either of the above.
すなわち、相対比較検出処理12では、入力される電流信
号が、電流信号の直近の移動平均値と偏差値とに基づく
経時変化実積を基準として機械設備に対応して演算設定
される変動設定上限値と変動設定下限値との範囲内にあ
るか否かを判別するので、機械設備そのものの時定数の
大きな負荷量変化に伴う電流信号の変化は度外視して、
故障発生時の時定数の小さな微分変化的な電流変化をキ
ャッチするので、より即応性があり機械設備に突発的に
生じた故障を検出することになるので、機械設備の診断
を主に対象とすることになり、これに対して絶対比較検
出処理11では、電流信号が機械設備に対応して予め設定
されてる固定設定上限値と固定設定下限値との範囲内に
あるか否かを判別するので、相対比較検出処理12よりも
大きい振幅での絶対的な異常である発展故障を検出する
ので、機械設備の機能低下等を検出する、すなわち電動
機故障を主に診断対象とすることになる。That is, in the relative comparison detection process 12, the input current signal is the fluctuation setting upper limit calculated and set corresponding to the mechanical equipment based on the time-dependent actual product based on the latest moving average value and deviation value of the current signal. Since it is determined whether or not it is within the range between the value and the fluctuation setting lower limit value, the change of the current signal due to the large load amount change of the time constant of the mechanical equipment itself is ignored,
Since it catches a differential change current change with a small time constant at the time of failure occurrence, it is more responsive and it detects a sudden failure in mechanical equipment. On the other hand, in the absolute comparison detection process 11, on the other hand, it is determined whether or not the current signal is within the range between the fixed set upper limit value and the fixed set lower limit value that are preset corresponding to the mechanical equipment. Therefore, since the developed fault, which is an absolute abnormality with an amplitude larger than that of the relative comparison detection process 12, is detected, the functional deterioration of the mechanical equipment or the like is detected, that is, the motor fault is mainly targeted for diagnosis.
以下、本発明の一実施例を第３図を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
機械設備１を駆動している電動機２への電力供給線３の
内の一線に電流検出４のための電流検出センサー設置す
る。この電流検出センサーにより電動機２への供給電
流、すなわち機械設備１の状態指標となる検出電流信号
Ａ（ｉ）を得る。得られた検出電流信号Ａ（ｉ）は、変
換器５によりAC→DC変換および一定の比率変換が行わ
れ、I/Oモジュール６によりＡ→Ｄ変換がなされディジ
タルコントローラ７内に取り込まれディジタルソフト処
理がなされる。その他の機械設備１と電動機２との組合
せから検出電流信号Ａ（ｉ）についても、同様に並列に
処理され、I/Oモジュール６に取り込まれるが、以降の
ディジタルコントローラ７内での処理は、時分割に複数
処理される。すなわち、各々のブロック構成がサブルー
チン処理となっているのである。A current detection sensor for current detection 4 is installed in one of the power supply lines 3 to the electric motor 2 driving the mechanical equipment 1. The current detection sensor obtains a supply current to the electric motor 2, that is, a detected current signal A (i) which is a state index of the mechanical equipment 1. The detected current signal A (i) thus obtained is subjected to AC → DC conversion and constant ratio conversion by the converter 5, A → D conversion is carried out by the I / O module 6, and is taken into the digital controller 7 to be digital software. Processing is done. The detected current signal A (i) from the other combination of the mechanical equipment 1 and the electric motor 2 is similarly processed in parallel and taken into the I / O module 6, but the subsequent processing in the digital controller 7 is as follows. Multiple processes are processed in time division. That is, each block configuration is a subroutine process.
次に、このディジタルコントローラ７内での各ブロック
構成での具体的な演算内容について説明する。Next, the specific calculation contents in each block configuration in the digital controller 7 will be described.
〇サンプリング処理８ ディジタルコントローラ７内に取り込まれた検出電流信
号Ａ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ、本発明においては
ｍ＝115とした。）は直ちにサンプリング処理８され
る。すなわち、検出電流信号Ａ（ｉ）の各々の電流信号
を定刻スキャン（ΔＴ）にて時間的にサンプリングして
電流の生情報を適度に間引いてサンプリング電流信号Ａ
ｓ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ）を形成する。Sampling process 8 The detection current signal A (i) (i = 1, 2, ... M, m = 115 in the present invention) taken in the digital controller 7 is immediately subjected to the sampling process 8. That is, each current signal of the detected current signal A (i) is temporally sampled by the regular scan (ΔT) to appropriately thin the raw information of the current to obtain the sampling current signal A (i).
s (i) (i = 1, 2, ... M) is formed.
〇積算処理９ 成形されたサンプリング電流信号Ａｓ（ｉ）は積算処理
９されて積算電流信号ＡＳ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・
ｍ′）（ｍ′＜ｍ）に成形される。この積算処理９は、
機械設備１によって複数の電動機２によって駆動されて
いるものもあるので、機械設備単位でサンプリング電流
信号Ａｓ（ｉ）を単純積算処理として、機械設備単位で
の電流指標を求めるのである。〇 accumulation process 9 shaped sampling current signal A s (i) integrating the integration process 9 current signal A S (i) (i = 1,2, ···
m ') (m'<m). This integration process 9
Since some of which are driven by a plurality of motor 2 by mechanical equipment 1, the sampling current signal A s a (i) as a simple integration process by mechanical equipment units, of obtaining the current indicator of the machine equipment units.
〇ディジタルフィルタ処理10 変化の激しい電流変化を以降の使用用途および機械設備
１に応じて適度にフィルタ処理する。結果的に瞬間的な
異常値を均しインパルスノイズを除去する。ディジタル
フィルタとしては、一次遅れフィルタを使用し、この積
算電流信号ＡＳ（ｉ）のディジタルフィルタ処理結果の
フィルタ電流信号ＡＦ（ｉ）は、 ＡＦ（ｉ）ｋ＝ΔＴ′ＡＳ（ｉ）k/（Ｔ＋ΔＴ′） ＋TAＦ（ｉ）k-1/（Ｔ＋ΔＴ′） となる。なお、ｋおよびk-1はサンプリングの時系列を
表すサフィックス、Ｔは時定数、ΔＴ′はサンプリング
タイムである。〇 Digital filter processing 10 Properly filter the rapidly changing current according to the intended use and mechanical equipment 1. As a result, the instantaneous abnormal value is smoothed and the impulse noise is removed. As the digital filter, a first-order lag filter is used, and the filter current signal A F (i) as the digital filtering result of the integrated current signal A S (i) is A F (i) k = ΔT′A S (i ) K / (T + ΔT ') + TA F (i) k -1 / (T + ΔT'). Note that k and k −1 are suffixes that represent a sampling time series, T is a time constant, and ΔT ′ is a sampling time.
時定数Ｔ、サンプリングタイムΔＴ′は、それぞれが0.
0〜5.0sec、0.0〜2.0secの範囲で、以降の使用用途およ
び機械設備１に応じて設定する。また、サンプリングタ
イムΔＴ′は、定刻スキャンΔＴの整数倍とする。The time constant T and sampling time ΔT 'are 0.
It is set within the range of 0 to 5.0 sec and 0.0 to 2.0 sec depending on the purpose of use and the mechanical equipment 1. The sampling time ΔT ′ is an integral multiple of the regular scan ΔT.
〇絶対比較検出処理11 絶対比較検出処理11では、得られた積算電流信号Ａ
Ｓ（ｉ）もしくはフィルタ電流信号ＡＦ（ｉ）の瞬時変
化値に対して、固定設定値である固定設定上限値Ａ
AH（ｉ）と固定設定下限値ＡAL（ｉ）とにより上下限チ
ェックを行い、この範囲から外れた場合に不良と診断し
て電動機２に停止指令Ａを出力すると共に、CRT表示処
理13にアラーム指令Ｂを出力する。〇 Absolute comparison detection processing 11 In absolute comparison detection processing 11, the obtained integrated current signal A
A fixed set upper limit value A, which is a fixed set value, with respect to the instantaneous change value of S (i) or the filter current signal AF (i)
The upper and lower limits are checked by AH (i) and the fixed set lower limit value A AL (i), and if it is out of this range, it is diagnosed as defective and a stop command A is output to the motor 2 and the CRT display processing 13 is executed. The alarm command B is output.
すなわち、 ＡＳ（ｉ）＞ＡAH（ｉ）またはＡＦ（ｉ）＞ＡAH（ｉ） で上限アラームを、 ＡＳ（ｉ）＜ＡAL（ｉ）またはＡＦ（ｉ）＜ＡAL（ｉ） で上限アラームを出力して故障診断を行うのである。That is, A S (i)> A AH (i) or A F (i)> A AH (i) gives an upper limit alarm, and A S (i) <A AL (i) or A F (i) <A AL In (i), the upper limit alarm is output and the failure diagnosis is performed.
固定設定上限値ＡAH（ｉ）および固定設定下限値Ａ
AL（ｉ）は、各機械設備１別に設定する。Fixed setting upper limit value A AH (i) and fixed setting lower limit value A
AL (i) is set separately for each mechanical equipment 1.
なお、この絶対比較検出処理11の前段にはスイッチ機能
である切替え処理15が設けられており、絶対比較検出処
理11される電気信号を積算電流信号ＡＳ（ｉ）とフィル
タ電流信号ＡＦ（ｉ）との何れかに選択し、さらに対応
する機械設備１が停止中および起動後の待機時間t1sec
間中には切状態にする。この切替え処理15により絶対比
較検出処理11による故障診断を停止させるのは、機械設
備１が停止中に絶対比較検出処理11を行ったのでは下限
アラームが出力されることになり、待機時間t1sec間中
に絶対比較検出処理11を行ったのでは起動電流により上
限アラームが出力されると云う誤動作を生じるからで、
この誤動作の発生を未然に防止するためである。待機時
間t1secは各機械設備１別に設定する。A switching process 15, which is a switch function, is provided in the preceding stage of the absolute comparison detection process 11, and an electric signal to be subjected to the absolute comparison detection process 11 is converted into an integrated current signal A S (i) and a filter current signal A F ( i), and the corresponding waiting time t 1 sec after the mechanical equipment 1 is stopped and started up.
Turn it off during the interval. The reason why the failure diagnosis by the absolute comparison detection process 11 is stopped by the switching process 15 is that the lower limit alarm is output if the absolute comparison detection process 11 is performed while the mechanical equipment 1 is stopped, and the standby time t 1 If absolute comparison detection processing 11 is performed during sec, it causes a malfunction that the upper limit alarm is output due to the startup current.
This is to prevent occurrence of this malfunction. The waiting time t 1 sec is set separately for each mechanical equipment 1.
〇相対比較検出処理12 相対比較検出処理12は、積算電流信号ＡＳ（ｉ）または
フィルタ電流信号ＡＦ（ｉ）の瞬時変化値に対して変動
設定値である変動設定上限値ＡRH（ｉ）と変動設定下限
値ＡRL（ｉ）とにより上下限チェックを行い、この範囲
から外れた場合に故障発生と診断して、電動機２への停
止指令Ｃを出力すると共に、CRT表示処理13にアラーム
指令Ｂを出力する。Relative comparison detection process 12 The relative comparison detection process 12 is a variation setting upper limit value A RH (i) which is a variation setting value with respect to the instantaneous change value of the integrated current signal A S (i) or the filter current signal A F (i). ) And the fluctuation set lower limit value A RL (i), the upper and lower limits are checked, and if out of this range, it is diagnosed that a failure has occurred, and a stop command C to the electric motor 2 is output, and the CRT display processing 13 is performed. The alarm command B is output.
すなわち、 ＡＳ（ｉ）＞ＡRH（ｉ）またはＡＦ（ｉ）＞ＡRH（ｉ） で上限アラームを、 ＡＳ（ｉ）＜ＡRL（ｉ）またはＡＦ（ｉ）＜ＡRL（ｉ） で下限アラームを出力して故障診断を行うのである。That is, A S (i)> A RH (i) or A F (i)> A RH (i) gives an upper limit alarm, and A S (i) <A RL (i) or A F (i) <A RL In (i), the lower limit alarm is output and the failure diagnosis is performed.
この変動設定上限値ＡRH（ｉ）と変動設定下限値Ａ
RL（ｉ）の演算は、 で行う。なお、ｎはサンプリングの時系列を表すサフィ
ックス、ｌはサンプル数（０〜30）、ΔＴ″はサンプリ
ングタイム（〜6.0sec）、ａは0.0〜99.9までの係数で
ある。また、サンプリングタイムΔＴ″は定刻スキャン
ΔＴの整数倍であり、サンプル数ｌ、サンプリングタイ
ムΔＴ″、係数ａは機械設備１毎、すなわちｉ毎にそれ
ぞれの特性に応じて設定される。This fluctuation setting upper limit value A RH (i) and fluctuation setting lower limit value A
The operation of RL (i) is Done in. Note that n is a suffix indicating a sampling time series, l is the number of samples (0 to 30), ΔT ″ is a sampling time (to 6.0 sec), and a is a coefficient from 0.0 to 99.9. The sampling time ΔT ″ Is an integer multiple of the regular scan ΔT, and the number of samples 1, the sampling time ΔT ″, and the coefficient a are set for each machine facility 1, that is, for each i according to their respective characteristics.
（３）式は、電流変化の直近のサンプル数ｌ個のサンプ
リングに基づく移動平均値を求めるものであり、（４）
式は、（３）式と同一範囲での電流変化の標準偏差値を
求めるものである。The equation (3) is for obtaining a moving average value based on the sampling of the number l of the samples closest to the current change, and (4)
The equation is for obtaining the standard deviation value of the current change in the same range as the equation (3).
（３）（４）式の変数に基づく（１）（２）式の意味す
るところは、電流の今までの移動平均値と偏差値に基づ
く経時変化実積を基準にして、上下限値を設定し、この
設定値との比較にて故障診断を行うのである。すなわ
ち、算出された変動設定上限値ＡRH（ｉ）および変動設
定下限値ＡRL（ｉ）は固定ではなく、自らの過去の電流
変化実積に基づいて現在の値の良否を判定しているので
あり、偏差値が急に大きくなるすなわち微分変化的な電
流変化を捕らまえて相対的な異常検出を行うのである。
第４図はこの関係の一例を、積算電流信号ＡＳ（ｉ）の
時間的変化において示したもので、変動設定上限値ＡRH
（ｉ）と変動設定下限値ＡRL（ｉ）とが形成する上下限
チェック範囲は、固定設定上限値ＡAH（ｉ）と固定設定
下限値ＡAL（ｉ）とが形成する上下限チェック範囲より
も狭く、積算電流信号ＡＳ（ｉ）の変化に追従して変化
している。The expressions (1) and (2), which are based on the variables of the expressions (3) and (4), mean that the upper and lower limit values are based on the actual change over time based on the moving average value and the deviation value of the current. It is set and the failure diagnosis is performed by comparing with this set value. That is, the calculated fluctuation setting upper limit value A RH (i) and fluctuation setting lower limit value A RL (i) are not fixed, but the quality of the present value is judged based on the past product of current change. Therefore, the deviation value suddenly increases, that is, the differential current change is captured to detect the relative abnormality.
FIG. 4 shows an example of this relationship in the temporal change of the integrated current signal A S (i). The fluctuation setting upper limit value A RH
The upper and lower limit check range formed by (i) and the variable set lower limit value A RL (i) is the upper and lower limit check range formed by the fixed set upper limit value A AH (i) and the fixed set lower limit value A AL (i). It is narrower than the above, and changes following the change in the integrated current signal A S (i).
この第４図において、ＡＳ（ｉ）ｎは積算電流信号ＡＳ
（ｉ）のサンプリング電流信号であり、固定設定上限値
ＡAHは機械設備毎に定格電流値×約80％にて設定し、固
定設定下限値ＡALは同様に定格電流×約20％にて設定し
た。この第４図では、積算電流信号ＡＳ（ｉ）の現在値
ＡＳ（ｉ）ｎが変動設定上限値ＡRH（ｉ）を越えて異状
をキャッチした状態を示している。定刻スキャンΔＴ、
時定数Ｔ、サンプリングタイムΔＴ′、ΔＴ″、サンプ
リング数ｌ、係数ａ、固定設定上限値ＡAH（ｉ）、固定
設定下限値ＡAL（ｉ）の設定に関しては、全く理論のな
い世界であるので、経験と勘により長期間に渡ってチュ
ーニングを繰り返して設定した。これは、機械設備１別
によってその電動機２の電流挙動が千差万別であって、
個々に設定せざるを得ないからである。本実施例では、
通常状態において、長期に渡って徐々に固定設定上限値
ＡAH（ｉ）、固定設定下限値ＡAL（ｉ）、変動設定上限
値ＡRH（ｉ）、変動設定下限値ＡRL（ｉ）を故障判定し
ないレベルまでに絞り込んで設定した。また、各種の設
定値についても、やみくもに変更するのではなく、経験
と勘による一定のルールに従って徐々に設定した。In FIG. 4, A S (i) n is the integrated current signal A S
This is the sampling current signal of (i). The fixed set upper limit value A AH is set by the rated current value x about 80% for each machine equipment, and the fixed set lower limit value A AL is also set by the rated current value x about 20%. Set. FIG. 4 shows a state in which the current value A S (i) n of the integrated current signal A S (i) exceeds the fluctuation setting upper limit value A RH (i) and an abnormality is caught. On-time scan ΔT,
Regarding the setting of the time constant T, the sampling time ΔT ′, ΔT ″, the sampling number 1, the coefficient a, the fixed setting upper limit value A AH (i), and the fixed setting lower limit value A AL (i), there is no theory at all. Therefore, I tuned it repeatedly over a long period of time based on my experience and intuition. This is because the current behavior of the electric motor 2 varies depending on the machine equipment 1.
This is because it has to be set individually. In this embodiment,
In the normal state, the fixed setting upper limit value A AH (i), the fixed setting lower limit value A AL (i), the fluctuation setting upper limit value A RH (i), and the fluctuation setting lower limit value A RL (i) are gradually increased over a long period of time. The setting was narrowed down to the level at which no failure judgment was made. In addition, various setting values were not changed blindly, but were gradually set according to certain rules based on experience and intuition.
要するに、相対比較検出処理12では、機械設備１そのも
のの時定数の大きな負荷量変化は度外視して、故障発生
時の時定数の小さな微分変化的な電流変化をキャッチす
るのであり、これに対して絶対比較検出処理11では、相
対比較検出処理12よりも大きい振幅での絶対的な異常電
流変化、すなわち機械設備１そのものの時定数の大きな
負荷量変化に伴う電流変化をキャッチするのである。こ
のように、積算電流信号As（ｉ）とフィルタ電流信号Ａ
Ｆ（ｉ）とを利用するのは、機械設備１の負荷特性によ
るもので、できるだけ生値（積算電流信号As（ｉ））を
使うのが賢明なのであるが、通常状態においても、激し
く電流ハンチングする機械設備１に対しては、フィルタ
電流信号ＡＦ（ｉ）を使用し、特に相対比較検出処理12
によって誤動作するのを防止している。In short, in the relative comparison detection process 12, the change in the load amount having a large time constant of the mechanical equipment 1 itself is disregarded, and the differential change current change having a small time constant when a failure occurs is caught. The absolute comparison detection process 11 catches an absolute abnormal current change with an amplitude larger than that of the relative comparison detection process 12, that is, a current change accompanying a large load amount change of the time constant of the mechanical equipment 1 itself. In this way, the integrated current signal As (i) and the filter current signal A
It is wise to use the raw value (integrated current signal As (i)) as much as possible because the load characteristic of the mechanical equipment 1 is used for F (i). The filter current signal A F (i) is used for the mechanical equipment 1 to perform the relative comparison detection process 12
To prevent malfunctions.
なお、この相対比較検出処理12の前段にも、絶対比較検
出処理11と同様に切替え処理15が設けられている。A switching process 15 is provided in the preceding stage of the relative comparison detection process 12 as in the absolute comparison detection process 11.
〇CRT表示処理13 CRT表示処理13は、積算電流信号ＡＳ（ｉ）またはフィ
ルタ電流信号ＡＦ（ｉ）の瞬時値の棒グラフ表示、ある
いはトレンド表示を行い、かつ絶対比較検出処理11およ
び相対比較検出処理12での故障診断結果をアラーム表示
し、これによりオペレータに、機械設備１の運転状況と
発生した故障内容を知らせる。〇 CRT display processing 13 CRT display processing 13 performs bar graph display or trend display of the instantaneous value of integrated current signal A S (i) or filter current signal A F (i), and absolute comparison detection processing 11 and relative comparison. The failure diagnosis result in the detection process 12 is displayed as an alarm, thereby notifying the operator of the operating status of the mechanical equipment 1 and the content of the failure that has occurred.
なお、このCRT表示処理13の前段にも、絶対比較検出処
理11および相対比較検出処理12の場合と同様に切替え処
理15が施されている。Note that the switching process 15 is also performed before the CRT display process 13 as in the case of the absolute comparison detection process 11 and the relative comparison detection process 12.
〇データトレース処理14 データトレース処理14は、積算処理９された積算電流信
号ＡＳ（ｉ）を一時的にデータとしてストックし、かつ
このストックしたデータを掃き出してディジタルフィル
タ処理10、絶対比較検出処理11、相対比較検出処理12に
逆送して処理させるもので、このデータトレース処理14
により、電流の時系列的挙動により機械設備１の状態あ
るいは動作を解析し検出するのである。○ Data trace processing 14 The data trace processing 14 temporarily stocks the integrated current signal A S (i) that has been subjected to the integration processing 9 as data, and sweeps out the stocked data to perform digital filter processing 10 and absolute comparison detection processing. 11. It is sent back to the relative comparison detection processing 12 and processed. This data trace processing 14
Thus, the state or operation of the mechanical equipment 1 is analyzed and detected by the time series behavior of the electric current.
以上、第３図図示実施例の動作順は、 その１ 電動機２を用いている機械設備１の監視のために、各電
動機２の供給電流を検出することを基本とし、機械設備
１の異常は、これを駆動する電動機２の電流変化として
検出する。As described above, the operation sequence of the embodiment shown in FIG. 3 is based on detecting the supply current of each electric motor 2 for the purpose of monitoring the mechanical equipment 1 using the electric motor 1. , Is detected as a current change of the electric motor 2 that drives this.
その２ 多数の機械設備１を監視するために、各電動機２電流
は、所定サイクル毎にサンプリングして検出される。2 In order to monitor a large number of mechanical equipment 1, each electric motor 2 current is sampled and detected every predetermined cycle.
その３ 機械設備１の異常を知るため、検出した各電動機２の電
流値は機械設備１単位にまとめて判断する。Part 3 In order to know the abnormality of the mechanical equipment 1, the detected current value of each electric motor 2 is collectively judged in the unit of the mechanical equipment 1.
その４ 機械設備１単位にまとめた電流値は、その絶対値また
は絶対値の変化に基づく偏差値に従って異常判断に利用
する。No. 4 The current value collected in one unit of mechanical equipment is used for abnormality judgment according to the absolute value or the deviation value based on the change of the absolute value.
機械設備１において、異常でないことによる電流の変
化（瞬間変化）を消すため、瞬間的な異常値を均して電
流値の変化を監視し，異常判断に利用する。例えば、ク
ラッシャーでは、異物の混入により瞬間的に電流値が上
昇することがあり、これは機械設備１の異常ではなく、
原材料側の問題であるため、キャンセルをかけるべく異
常値をカットする。In the mechanical equipment 1, in order to eliminate the change (instantaneous change) in the current due to no abnormality, the instantaneous abnormal value is averaged to monitor the change in the current value and used for abnormality determination. For example, in a crusher, the current value may momentarily increase due to the inclusion of foreign matter, which is not an abnormality of the mechanical equipment 1,
Since it is a problem on the raw material side, cut the abnormal value to cancel it.
その５ その４のデータを用いて診断するが、停止中の場合と、
起動後の一定時間のデータは除去する。起動直後は、慣
性トルク等により各電流値は上昇するため、誤検出を防
止する目的からであり、停止は電流値が存在せず、また
は慣性で回転している時期があるためである。5 The diagnosis is made by using the data in 4 above,
Data for a certain period of time after starting is removed. Immediately after starting, each current value rises due to inertia torque or the like, so that it is for the purpose of preventing erroneous detection, and stopping is because there is no current value or there is a period of rotation due to inertia.
その６ 絶対比較検出および相対比較検出により、診断を行う。6. Diagnosis is made by absolute comparison detection and relative comparison detection.
第５図は、本発明方法による電流チャートの実測例を示
すもので、イ部分で変動設定上限異常検出信号ａが検出
され、ロおよびニ部分で固定設定上限および下限異常検
出信号ｃが検出され、ハ部分で変動設定下限異常検出信
号ｂが検出された状態を示している。FIG. 5 shows an actual measurement example of a current chart according to the method of the present invention, in which the variable setting upper limit abnormality detection signal a is detected in the portion a and the fixed setting upper limit and lower limit abnormality detection signal c is detected in the portions b and d. , C shows the state where the fluctuation setting lower limit abnormality detection signal b is detected.
この本発明の診断対象の一例としては、コンベア搬送機
器が挙げられる。このコンベア搬送機器における診断対
象および検出内容は、エプロンフィーダーのシャーピン
折れおよびスリップ、クラッシャーのＶベルト切損およ
びスリップ、スクリーンのＶベルト切損およびスリッ
プ、コンベアのスリップおよび片寄り等がある。As an example of the diagnosis target of the present invention, a conveyor carrying device can be cited. The objects to be diagnosed and the contents of detection in this conveyor conveying device include shear pin breakage and slip of an apron feeder, V belt cut and slip of a crusher, V belt cut and slip of a screen, conveyor slip and offset.
本発明は、上記した構成となっているので、以下の効果
を発揮することができる。Since the present invention has the above-mentioned configuration, the following effects can be exhibited.
機械設備を駆動中の電動機の供給電流の時系列的変化の
解析により電動機および機械設備の異常診断を行うの
で、電動機ばかりでなく機械設備の突発的な故障による
異常を検出することができると共に、劣化および機能低
下を含めた判定を行うことができる。Since the abnormality diagnosis of the electric motor and the mechanical equipment is performed by analyzing the time series change of the supply current of the electric motor driving the mechanical equipment, not only the electric motor but also the abnormality due to the sudden failure of the mechanical equipment can be detected. It is possible to make a judgment including deterioration and functional deterioration.
このように、電動機を組合せた機械設備の長期間に渡る
劣化および機能低下を判定することができるので、電動
機を組合せた機械設備の保守管理が正確で完全なものと
なり、これにより突発的な事故の発生率を大幅に低下さ
せることができると共に、機械設備を常に良好な状態で
駆動させることができる。In this way, it is possible to determine the deterioration and functional deterioration of the mechanical equipment combined with the electric motor over a long period of time, so that the maintenance management of the mechanical equipment combined with the electric motor is accurate and complete, which may lead to a sudden accident. It is possible to significantly reduce the occurrence rate of and to always drive the mechanical equipment in a good state.
異常判定を迅速にできるので、機械設備の破壊を未然に
防止することができ、また異常発生傾向を事前に知るこ
とができるので、異常の内容を迅速にかつ正確に知るこ
とができ、これにより発生した故障に正確に対応するこ
とができる。Since it is possible to quickly determine an abnormality, it is possible to prevent damage to mechanical equipment in advance, and it is possible to know the tendency of abnormality occurrence in advance, so that the content of the abnormality can be known quickly and accurately. It is possible to accurately respond to a failure that has occurred.
駆動中の電動機の供給電流を指標としているので、高い
信頼性で判定を得ることができると共に高い応答性を得
ることができ、また単に電動機の供給電流を取り出して
いるだけであるので、実施した際の設備費が安価である
と共にメインテナンス性が極めて良い。Since the current supplied by the electric motor being driven is used as an index, it is possible to obtain a highly reliable judgment and high responsiveness. Also, since the electric current supplied to the electric motor is simply taken out, it was carried out. The equipment cost is low and the maintainability is very good.
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明方法の基本的な動作を示すフロー図で
ある。 第２図は、本発明方法の一実施例の動作を示すフロー図
である。 第３図は、本発明方法を実施した一実施例の全体ブロッ
ク構成を示す説明図である。 第４図は、本発明方法の電流の時系列的解析の一例を説
明するための線図である。 第５図は、本発明方法による電流チャートの実測例を示
すものである。 符号の説明 1;機械設備、2;電動機、3;動力線、4;電流検出、5;変換
器、6;I/Oモジュール、7;ディジタルコントローラ、8;
サンプリング処理、9;積算処理、10;ディジタルフィル
タ処理、11;絶対比較検出処理、12;相対比較検出処理、
13;CRT表示処理、14;データトレース処理、Ａ（ｉ）；
検出電流信号、Ａｓ（ｉ）；サンプリング電流信号、Ａ
Ｓ（ｉ）；積算電流信号、ＡＦ（ｉ）；フィルタ電流信
号、ＡAH（ｉ）；固定設定上限値、ＡAL（ｉ）；固定設
定下限値、ＡRH（ｉ）；変動設定上限値、ＡRL（ｉ）；
変動設定下限値。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing the basic operation of the method of the present invention. FIG. 2 is a flow chart showing the operation of one embodiment of the method of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the overall block configuration of an embodiment for carrying out the method of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining an example of time-series analysis of current in the method of the present invention. FIG. 5 shows an actual measurement example of a current chart according to the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Mechanical equipment, 2; Electric motor, 3; Power line, 4; Current detection, 5; Converter, 6; I / O module, 7; Digital controller, 8;
Sampling processing, 9; integration processing, 10; digital filter processing, 11; absolute comparison detection processing, 12; relative comparison detection processing,
13; CRT display processing, 14; data trace processing, A (i);
Detection current signal, A s (i); Sampling current signal, A
S (i); accumulated current signal, A F (i); filter current signal, A AH (i); fixed setting upper limit value, A AL (i); fixed setting lower limit value, A RH (i); variable setting upper limit Value, A RL (i);
Lower limit of fluctuation setting.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 俊明 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭52−143856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−37566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−14135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−127424（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Toshiaki Yamashita Toshiaki Yamashita 1-chome, Mizushima Kawasaki-dori, Kurashiki City, Okayama Prefecture (No address) Inside the Mizushima Works, Kawasaki Steel Co., Ltd. (56) Reference JP-A-52-143856 (JP, A) ) JP-A-53-37566 (JP, A) JP-A-56-14135 (JP, A) JP-A-60-56853 (JP, A) JP-A-60-127424 (JP, A)
Claims (3)
給し、該検出電流信号のアナログ値を時間的なサンプリ
ング処理によりサンプリング電流信号に変換し、該サン
プリング電流信号を単純に演算処理して得た積算電流信
号と、該積算電流信号をディジタルフィルタ処理して瞬
間的な異常値を均してインパルスノズルを除去して得た
フィルタ電流信号とを電流信号とし、該電流信号を、前
記機械設備に対応して予め設定されている固定設定上限
値と固定設定下限値との範囲内に位置しているか否かを
判断する絶対比較検出処理し、前記範囲内から外れてい
る場合には前記機械設備に異常があると診断し、かつ前
記電流信号を、該電流信号の直近の移動平均値と偏差値
とに基づく経時変化実積を基準として前記機械設備に対
応して演算設定される変動設定上限値と変動設定下限値
との範囲内に位置しているか否かを判断する相対比較検
出処理し、前記範囲内から外れている場合には前記機械
設備に異常があると診断し、さらに前記絶対比較検出処
理そして相対比較検出処理される前記電流信号の供給・
遮断を行うと共に、該電流信号を前記積算電流信号とフ
ィルタ電流信号との何れかに切替え設定する切替え処理
を施す電動機電流による機械設備の診断方法。1. A supply current of an electric motor driving mechanical equipment is supplied, an analog value of the detected current signal is converted into a sampling current signal by a temporal sampling process, and the sampling current signal is simply processed. The obtained integrated current signal and the filtered current signal obtained by removing the impulse nozzle by equalizing the instantaneous abnormal value by digitally filtering the integrated current signal to obtain a current signal, Absolute comparison detection processing is performed to determine whether or not the position is within the range of the fixed set upper limit and the fixed set lower limit set in advance corresponding to the mechanical equipment. It is diagnosed that there is an abnormality in the mechanical equipment, and the current signal is calculated and set corresponding to the mechanical equipment with reference to the actual product of change over time based on the latest moving average value and deviation value of the current signal. Relative comparison detection processing to determine whether it is within the range between the fluctuation setting upper limit value and the fluctuation setting lower limit value, and if it is outside the range, it is diagnosed that there is an abnormality in the mechanical equipment. , The supply of the current signal which is further subjected to the absolute comparison detection processing and the relative comparison detection processing
A method for diagnosing mechanical equipment by means of a motor current, which performs a switching process for switching and setting the current signal to either the integrated current signal or the filter current signal while performing the cutoff.
比較検出処理および相対比較検出処理の結果を表示する
CRT表示処理を施す請求項１記載の電動機電流による機
械設備の診断方法。2. The instantaneous value of the current signal is displayed, and the results of the absolute comparison detection processing and the relative comparison detection processing are displayed.
The method for diagnosing mechanical equipment by electric motor current according to claim 1, wherein CRT display processing is performed.
クした電流信号データをディジタルフィルタ処理、絶対
比較検出処理、相対比較検出処理さらにはCRT表示処理
させるデータトレース処理を施す請求項１または２記載
の電動機電流による機械設備の診断方法。3. A data trace process for temporarily stocking a current signal and subjecting the stocked current signal data to digital filter processing, absolute comparison detection processing, relative comparison detection processing, and CRT display processing. A method for diagnosing mechanical equipment by the described electric motor current.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63203610A JPH0695059B2 (en) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | Diagnosis method of mechanical equipment by electric motor current |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0252234A JPH0252234A (en) | 1990-02-21 |
| JPH0695059B2 true JPH0695059B2 (en) | 1994-11-24 |
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ID=16476891
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| JP63203610A Expired - Fee Related JPH0695059B2 (en) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | Diagnosis method of mechanical equipment by electric motor current |
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