自诊断技术

自诊断技术（精选7篇）

自诊断技术 篇1

引言

莱钢大型压缩机采用西门子S7-400、S7-300多种控制系统,WINCC人机接口。

从站采用带有PROFIBUS的控制设备组成。可以实现PLC与PLC、PLC与现场控制设备间及PLC与上位机之间的信息传输。整个网络庞大,涉及到的设备众多,网络负担重,每个扫描时间担负的任务重,网络在现场设备故障时占用的总线时间长,容易造成网络超负荷瘫痪。同时,在压缩机的实际运行中,常常因为测量信号的准确度不高,变送器失灵或者电缆断路等问题,使控制系统安全性降低。本文对控制系统变负荷运行、压缩机防喘振故障信息分析和定位提出处理措施,并通过上位机在线直观显示出来。

1 负荷自适应

负荷自适应就是在制氧工艺中,根据用户用氧量的变化,自动调节生产运行工况,运行参数在自动控制中向最佳点逼近,实现自适应控制。操作人员只要设定好产品流量参数,系统自动计算出物料平衡和冷量平衡,计算出关键参数的自动调节工艺参数。

1.1 控制原理

设计负荷自适应控制程序,按照功能的不同,分为若干不同的模块:显示、目标计算、过程模型、通讯、优化。

1.2 显示

为操作员提供操作界面,显示工艺流程图,工艺参数值及变化趋势,工艺过程报警参数。各种气体管路用不同的颜色显示,并根据操作需要,在工艺流程画面中选取所需的局部画面显示。

1.3 目标计算

对操作员凭经验输入的主要产品如液氮、液氧、气氧的目标产量进行复核,算出每种产量允许的最小、最大值和目标产量值。当输入参数值严重与工艺数值不吻合时,显示屏会提示错误信息。

例如:FLO=[(F1-F2)/K1>-F3-K2

式中FLO为液氧产量;F1为分子筛出口空气流量;F2为膨胀机过冷空气量;F3为氧压机入口氧流量;K1、K2为系数

1.4 过程模型

过程模型包括状态模型和计算模型。状态模型对制氧工艺的稳定性起着重要作用,包括空气进化量状态模型、粗氩量模型、液氩量模型、制冷平衡状态模型、透平机空气量状态模型、透平旁通空气量状态模型和工艺气量状态模型。例如:空气净化量S1是一个关于气氧和液氧产量的函数,其表达式为

S1=f(K1,FGO,FLO,C1)

式中K1为系数;C1为工作状态下空气净化量。

计算模块以状态模块为基础计算出每个优化控制器的设定值,每个优化控制器都有相应增减负载的线性化模型和变化斜率。

1.5 通讯模块

通讯模块负责过程模型和优化模型的信息传送,一旦启动连续运转,除非人为停止。

1.6 优化模型

优化控制器由滤波器、调节器等组成,与过程模型有一一对应的关系,它们类似一套仿真系统,使上位机的控制达到工艺要求的最佳状态。优化控制器的模型状态,目标状态和当前状态不断刷新,使模型计算的产量、目标产量和输入产量吻合在规定的调节误差内,每个优化控制器就能同期同步地完成各自的控制,但产品流量、纯度、膨胀机叶片开度等参数均要满足设定条件,若有一个参数超过设定偏差,优化控制器就会处于等待状态。

2 冲击信号自修正模型的建立

在设备的实际运行中,机械振动及一次原件的损坏都会造成测量值失效,关键参数丢失会导致设备误停机。因此,过滤不真实的测量值,保持数值的可靠性是提高设备运行稳定性的重要手段。我们利用温度和温差作为输入变量,结合相关权重、阈值参数,通过判断函数和预测时间函数计算,最终输出预警等级值的模型,相比模糊函数实时判断模型可以避免因应急时间不足导致故障向事故发展;其次,短期温度值综合判断结合故障等级跃迁、解除的模式.可以过滤部分因温度波动而产生误判的“伪故障”。

实时温度预警模型,提高了对部分特殊症状(剧升、大幅波动等)判断的敏感度,过滤了部分伪故障(小幅震荡等)。

3 喘振故障响应仿真

采用可变极限流量控制,在防喘振控制中,根据压缩机的人口压力、出口压力、入口流量组成防喘振数学模型。空压机的流量计安装在入口位置,为消除四季空气温度变化对空压机喘振线的影响,增加两个测量点,即机组进口和出口温度,进行流量的温度补偿,并参与防喘振控制。

喘振控制器控制防喘放空阀FV1046。

出口流量(m3/h)形成过程值,该值根据下面的工艺参数计算而来:

流量传感器的温度T流体[K]=TE 1044(0-150°C)

流量传感器的压力P流体[巴,绝压]=PE 1044(0-10°巴(表压))

流量传感器的差压dP流体[毫巴]=FE 1044(0-27毫巴)

根据下面的公式:

V出口(立方米/小时)undefined

基于空压机的性能曲线,开发PLC查表程序,实现空压机出口压力(dischange press)和出口流量(actual volume flow)的故障响应即时仿真。当测量原件断线产生冲击信号时,系统区分判断误信号,报警提醒维护人员。同时激发自修正程序,根据当前入口导叶开度计算出当前的流量和出口压力值,提供给操作人员,参与设备联锁。一旦现场恢复测量,系统自动跳出修正,测量值恢复实际值。

a、喘振曲线;

b、放空防喘曲线;

c、压力限曲线

4 硬件故障实时监控定位

通过WINCC软件平台实时监测故障发生来源,对故障原因进行分类,从而对系统故障进行处理。故障分为两类:CPU故障(诊断检查错误,程序检查错误)和外部模块故障,一旦发生故障通过实时扫描把故障信息传送到上位机。

如图,CPU识别系统错误和用户程序中的错误,并在系统状态列表和诊断缓冲区输入诊断信息,可以在用户程序中使用SFC51 RDSYSST 读取诊断条目,或者用STEP 7以通俗的语言显示诊断信息,包括出错的地点和时间、该条目所属的诊断事件的类型(用户自定义的诊断事件、同步、异步的错误、工作模式改变)。

CPU在诊断缓冲区中输入标准诊断和扩展诊断的事件,如果满足以下条件,它也会生成用于标准诊断时间的过程控制组信息:

①已经指定将在STEP7中生成的过程控制信息;

(2)至少在CPU上为过程控制信息记录了一个显示单元;

(3)在当前没有一个相应等级(总共有7个等级)的过程控制组信息时,才生成过程控制组信息;

(4)每个等级可以生成一个过程控制组信息。

通过来自编程设备的STEP 7菜单命令或者SFC 51RDSYSST系统功能可以读取状态列表中的信息。

除了CPU,还有其它有诊断能力的模块,它们的数据也输入到系统状态列表中。还可以使用系统功能SFC 52WRUSMSG来扩展SIMATIC S7的标准系统诊断:在诊断缓冲区中输入个人诊断信息,发送用户定义的诊断信息到上位监控机。利用现有控制软件,获取软件发生故障时的运行序列,分析可疑模块的故障系数,利用OPC传送故障代码到远程监控机,实现故障模块的远程定位。例如,远程I/O模块故障定位中,利用系统组织块OB可以将从站中有错误的块号通过中间变量表示出来。通过远程网络传输到管理层,故障模块被准确定位。

5结束语

本系统经过现场实践,控制稳定且运行效率高,故障监测准确及时,大大降低故障率,减少了劳动强度,因此更好的满足了生产需求,并具有广泛的推广价值。

摘要：随着自诊断、自适应技术在工业生产自动化控制系统中的应用越来越广泛,本文以莱钢大型压缩机机组为例,利用负荷自适应、冲击信号自修正模型、喘振响应仿真等技术手段,设计实现了压缩机节能变负荷运行、预防性喘振响应仿真及检测设备和基础自动化设备的在线故障自诊断和自修复。该系统投运后,大大减少了停机率,提高了设备运行效率和故障处理效率,可以推广到类似的控制系统中。

关键词：负荷自适应,冲击信号自修正,喘振响应仿真

自诊断技术 篇2

电解质分析仪是由多个功能模块组成的智能仪器,通过实时监测其运行过程,可以及时发现故障并采取相应的措施,因此需要运用相关的理论与数据进行及时处理与分析,并对每个模块的工作过程进行故障自检测与诊断。

1 电解质分析仪简介

电解质分析仪 (Electrolyte analyzer) 是一种具有高精度和高分辨率的智能仪器, 它可以与多种离子选择电极配套使用,采用离子电极选择性原理自动测定样品中钾 (K)、钠 (Na)、氯 (Cl)、钙 (Ca) 离子的浓度和pH值。电解质分析仪的结构框图如图1所示 :

2 电解质分析仪故障检测和诊断技术

自检是现代分析仪器必须要具备的功能,现代电子装置都离不开自检、自诊断系统。对于电解质分析仪,由于其长时间的与试剂、样品接触,容易造成某些部件的磨损、腐蚀、老化、变形、污垢沉积、管道堵塞等故障。因此为了确保仪器的正常运行,必须对其进行故障检测与诊断。

电解质分析仪自诊断是为了使自身的故障能及时诊断出来,其本身还应该具有连续监视的特点,因此在其自诊断的设计中应该采用3种方式进行诊断 :

2.1 开机自诊断

在每次电解质分析仪开机运行时首先启动自诊断程序,如果自诊断正常无问题,则跳转到主程序运行,否则在LCM上及时显示故障代码并报警,以此来避免系统带病运行。在故障排除后,再重新开机启动。

2.2 周期性自诊断

周期性自诊断的目的主要是为了能及时发现电解质分析仪在运行过程中的故障,由于电解质分析仪要求的连续工作的时间比较长,如果仅在开机时进行一次诊断,并不能保证运行过程中不出故障, 因此为了在运行中及时发现故障,就要在运行过程中利用测控的操作间隙,周期性的进行自诊断。

2.3 键控自诊断

电解质分析仪可由键盘来控制,当用户在使用仪器时随时可根据需要通过键盘操作启动一次自诊断,这在用户对测量数据产生怀疑时非常有用,可及时发现故障,它完成的是与开机一样的任务。

以上3种方式贯穿于电解质分析仪的整个运行过程中,如图2所示。

3 电解质分析仪各个模块的自诊断

为了能够有效的进行自检测和自诊断,应根据系统的实际需求,对其自身进行全面的检测诊断。在对电解质分析仪进行全面的分析后,可以将其分成控制板、传感器、进样系统、打印机、键盘和显示等几个模块,每个部分分别对应不同的故障代码,电解质分析仪的自诊断软件结合有关的硬件测试电路就可以分别对其进行诊断。

3.1 控制板的自诊断

单片机的自诊断包括ROM、RAM等部分的诊断。

(1)ROM中存放着电解质分析系统的监控程序和重要数据,它的任一存储单元的失效,都将导致整个控制软件的失灵。其诊断要求是 :一,是否能正确读出其内容 ;二,它的内容是否已经被破坏。其诊断方法就是“效验”的方法,具体做法是 : 在将程序机器码写入ROM的时候,保留一个单元,此单元不写程序机器码而是写“效验字”,“效验字”应该满足ROM中所有单元的每一列都具有奇数个1。自检程序的内容是 :对每一列数进行异或运算, 如果ROM无故障,各列的运算结果应该都为“1”,即效验和等于FFH。

(2)RAM的作用是来存取各种输入 / 输出数据和中间计算结果,或用它来与外存储器交换信息和作为堆栈。其诊断方法是通过检验其“读写功能”的有效性来体现的。在开机上电时,先将“AAH (10101010B)”写入RAM单元,然后按所写的单元地址逐字节读出,检查是否全为“AAH”;再写入“55H(01010101B)”,同样以所写单元地址逐字节读出,检查是否全为“55H”,其流程图如图3所示。

在已经在RAM写入数据时,检查其内容是否被破坏,采用“异或法”,即把RAM单元内容求反并与原码进行“异或”运算,看结果是否为FFH来判断有无故障。

3.2 传感器的自诊断

传感器是自动测试和控制技术的重要组成部分,其品质的优劣、精确度的高低直接对采集的数据产生影响,是系统获取数据的关键环节。电解质分析仪的设计中采用多个离子选择性传感器阵列,其发生故障的可能性是多种多样的,另外,各传感器之间又具有信息关联冗余性,可用虚拟传感器原理,依据其他传感器的信号,来预测某个物理传感器的输出。当某个物理传感器的输出与预测值(虚拟传感器的输出)之差超过设定的阀值时,可认为该传感器出现故障,用预测值替代实际输出,就可实现信号恢复。电解质分析仪采用径向基函数神经网络来构成虚拟传感器,好处是可无穷的逼近目标传感器输出与其他传感器输出之间复杂的线性关系。下图4所示就为虚拟传感器用于传感器的故障诊断。

3.3 键盘、显示的自诊断

键盘、显示是电解质分析仪实现人及通话的通道,它的好坏直接关系到用户获得信息的可靠性,所以有必要对其进行诊断。在诊断通过后,用户才会相信显示器显示的内容。

在电解质分析仪的设计中,显示部分采用的是YXD-12864A2型LCM来完成实现功能的,显示的内容包括数字、文字、字母等等。凡是仪器要用到的显示内容都是通过LCM来显示,同时通过键盘来控制对LCM翻页、光标移动、改变数字大小等的功能。对于自检显示过程,要操作者来确定显示结果的正常与否。对于键盘的检测,可以设置蜂鸣器,当按下键时,蜂鸣器发出声响,就表示CPU接受了键盘的信息。

4 结束语

在电解质分析仪的硬、软件设计中, 由于采用了较为完善的自检测、诊断技术,使得其设备性能、可靠性、可信性得到了提高。

5 创新点

基于自诊断的电气火灾监控系统 篇3

现有漏电火灾报警系统均构筑在剩余电流动作保护器 (RCD) 阈值检测技术上, 常规剩余电流检测的磁性材料波莫合金, 长期工作性能会退化, 因此系统也不能从根本上保障长期安全。

本发明提出一种快速的涉及基于计算机控制系统的同时基于自诊断的电气火灾监控系统, 解决设备和系统中长期安全的难题。电器火灾监控系统是采用系统自身诊断系统, 能对系统内的检测元件进行性能纯化测试, 并且进行数据校正;能对配电系统的绝缘老化过程进行检测, 对新安装配电系统内各种用电设备作出绝缘程度的安全性评估。

该项技术的特点:1) 检测元件具有一个自检验诊断电路;2) 所有检测元件同时检测, 有对比数据库;3) 采用了一种实用的自诊断的技术方案, 解决了设备和系统中长期安全保护的难题, 从而达到本发明的目的。

主要技术特征技术参数或指标:1) 系统内的检测元件性能钝化测试:敏感度0.2%;2) 数据校正率:0.2%;3) 配电系统的绝缘老化过程进行检测:老化当量变化率0.2%/月;4) 用电设备绝缘程度的安全性评估:预期绝缘老化期 (精度分辨率:月) 。

联系人:洪振海

地址:上海市南汇区周浦镇横桥路88号

浅析车载信息网络与自诊断系统 篇4

随着汽车工业的发展,汽车电子技术及其故障诊断系统的发展越来越迅速。尤其在排放控制、行车安全装置、制动转向系统等方面的应用已经非常普遍。汽车上的电子系统已由最初的独立模块,发展为现在的整车网络;控制方式也已由单一计算机控制的中控式管理,发展为具有网关的二级系统的分配式管理。相应的,汽车故障诊断也由最初的依靠简单仪表、经验判断等传统方式发展到使用专有检测设备、专业维修人员的新方式。

为了迅速有针对性地发现并解决车辆故障,需要对车载网络与自诊断系统有一定的了解,以及故障代码产生的机制及其应对措施。

1、车载信息网络简介

汽车的功能越来越多,相应的电子模块和控制装置也大量增加,它们之间互相连接、协调工作并共享信息构成了汽车车载信息网络。主要的电控模块有发动机、变速器、空调系统、转向制动系统、安全装置、照明系统、车内装置等等。

目前应用最广泛的车载信息网络有CAN网和VAN网,以及为降低成本而创建的LIN网。

1.1 网络结构

CAN网是由德国博世公司开发的,主要用于发动机电喷控制、行车系统、自动变速器等控制模块间的信息交流。全CAN网结构构成为:

①主系统网,短信息高速率网络,适用于发动机、底盘和其它机械功能;

②车身/舒适网,中速网络,适用于车身和座舱等功能;

③诊断网,系统内部网的数据通道。

VAN网是由法国雪铁龙汽车公司最早开发的,主要应用于车身电器设备的控制,连接对象有仪表系统、照明音响、导航系统等。其主要结构有三种:多主控系统、主-从系统与混合系统。在VAN-CAN双网结构下,除CAN网的结构外,新增加了VAN车身1与车身2两部分,主要是为了识别安全功能,适用于安全气囊、车门及玻璃、座椅等系统。

1.2 网络协议

CAN网协议和VAN网协议的性能和效用相近,在关于速率的概念、总线职能、反应时间及错误管理等方面都存在极大的相似性,只在编码方式、故障容忍、标识符域等特征方面有所区别。也是基于此原因,同时在工业生产及相关技术和产品的开发上很难保证两者并行发展,多数厂家已决定放弃VAN网协议。

1.3 物理层特征

CAN网物理层主要有以下两种:

①高速网,适用于速率为250kbit/s到1Mbit/s,电压水平标准化,没有诊断概念,具备简单的休眠/唤醒概念;

②低速网,适用速率不超过125kbit/s,电压水平标准化,电压振幅比高速网强,具有诊断概念,为故障提供了容错功能,具备3个功能接头以实现对CAN网休眠/唤醒机制的管理。

CAN网物理层和VAN网物理层的互补数据对概念、抗干扰特性是一致的。VAN网物理层与低速CAN网物理层的唯一区别就是诊断单元的位置不同。

LIN网是由摩托罗拉、宝马、戴姆勒-克莱斯勒、大众、沃尔沃和沃尔康(Volcano)所组成的联营企业所创建,它的结构简单、配置灵活、成本低廉,主要用于空调、车门、天窗等外围设备的网络连接。LIN协议主要的简化特性在以下三方面:①电磁兼容性不受控制;②无休眠/唤醒机制,其能耗不可控制;③无诊断功能。LIN网定位于汽车上的下层局部网络。由CAN网构成汽车的上层主干网络,而在不需要CAN网的高速与多功能性的场合则由LIN网来构成下层局部网络,实现分级制网络结构,以达到合理分配利用网络资源、提高线路布置的方便灵活性、降低成本的目的。

LIN网总线规范的初始版本LIN 1.0在1999年7月发布,后几经修订,现行版本为LIN协会在2003年9月发布的LIN2.0。目前已具备总线睡眠和唤醒、错误检测和处理功能,在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合,如车身电器的控制等方面,使用LIN总线,可有效的简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效率和可靠性。

2、自诊断系统简介

对于汽车而言,自诊断系统即通常所说的车载诊断系统(OBD,On-Board Diagnostics)。目前OBD系统主要监控与汽车排放相关的部件。

2.1 OBD系统的工作原理

接通钥匙开关后,OBD系统就进入工作状态。首先对系统进行自检,如果发现故障报警灯会闪亮,并以闪码的形式进行警示;若无故障发动机起动后故障灯应熄灭。车辆运行过程中自诊断系统一直工作,一旦某些部件发生故障而导致排放超标,系统会马上发出警示,并将此故障以诊断故障代码的形式存入存储器中。故障被排除后,监控器连续3次未接收到故障信号,警示灯就会熄灭。OBD系统的自诊断过程主要包括以下几个方面:传感器的诊断、微机系统的诊断、执行器的诊断以及车载网络系统的诊断。

2.2 OBD系统的功能特性

实现OBD功能有两种方案,一是将OBD功能嵌入发动机电控单元ECU,二是将OBD功能嵌入排气后处理单元SCR控制器。虽然特性有所不同,但主要监控的内容基本一致,包括:燃油控制系统、失火、催化剂、氧传感器及其加热器、蒸发系统、EGR系统(如果有)等。

OBD系统的关键部分是动力系统控制模块(PCM)。PCM是一个基于微控制器的数字化计算机,能够接收来自不同开关和传感器的输入信号。PCM保存并处理这些信号,根据这些信号控制输出设备以修正发动机和车辆的运作。

2.3 OBD系统的发展

OBD系统最早于80年代产生于美国,为降低车辆的废气排放,针对与尾气排放有关的零件与系统进行实时监控。随着各国对汽车排放的要求更加严格,90年代美国制定了新的标准OBDⅡ,欧盟也于2000年开始要求欧洲各国汽车制造商生产的汽车需配置EOBD系统(与OBDⅡ的要求相近)。

我国对于OBD系统的研究和法规建设虽然起步晚但发展迅速,正逐渐与国际接轨。GB17691-2005中规定在国Ⅳ阶段新生产的汽车需增加车载诊断(OBD)系统;GB 18352.3-2005也明确规定:“所有汽车必须装备车载诊断(OBD)系统,该系统应在设计、制造和汽车安装上,能确保汽车在整个寿命期内识别劣化或故障的类型。”,并规定了其功能性项目试验规范。

受电子控制系统的应用情况,以及线束连接及布线技术、汽车传感器和执行器性能等影响,仍有若干区域的故障无法由OBD系统检测出。目前的OBD系统仅能监测出汽车60%～80%的故障,并且不能有效地判断出系统的老化和退化情况。

OBD系统的改进方向之一为增加主动控制功能,通过增加遥感测控装置,可将本车的VIN码或其它识别代号与实时排放情况发送给排放监管机构。排放机构根据收到的信息结合法规要求对该车辆发出指令,包括维修建议、解决排放问题的时限等,并可在法律容许的范围内采取相应的措施。

3、故障代码

当车载诊断系统检测到故障时,会将此故障以诊断故障代码(DTC,Diagnostic Trouble Code)的形式存入存储器中。

3.1 设定

目前规范故障代码的设定有两个标准:SAE-J2012 (2007)与ISO 15031-6 (2005)。在基本的结构定义方面两个标准已互相等同采用,只在具体的代码定义上有所区别。以SAE-J2012 (2007)为例简单介绍如下:

SAE-J2012 (2007)标准中规定OBD系统中使用五位的DTC代码,具体定义如下:

故障代码由5部分组成,第1部分表示故障所属的系统类别,第2部分表示故障代码定义来源,其余3部分定义了故障的种类及故障等级。标准描述了故障码统一格式的工业标准。这个格式给制造商分配了字母数字代码,并对与这些代码有关信息提供了指导。对于没有分配故障码的故障可由制造商规定其代码。

3.2 读取及清除

根据车辆配置的不同,读取故障代码只要有两种方式。一是利用OBD系统自身的显示功能;另一种方式是使用外接检测设备及诊断软件。

用OBD系统读取故障代码时,因制造商的不同,故障代码的读取方法也有所不同。主要有以下几种:利用仪表板上故障警告灯的闪亮规律(闪码)、利用故障监测插座上输出的电脉冲、利用相关模块的液晶显示检测装置等。

用外接检测设备及诊断软件读取故障代码时,检测设备一般为一个专门的计算机设备,它能把汽车电控系统中(OBD、ECU等系统)储存的各种信息提取出来,然后进行整理、比较和翻译,以清晰的方式(文字、曲线或图表)传送显示出来,根据这些信息代码,维修人员可以查阅该车型的维修手册,准确快捷地判断故障的类型和发生的部位;他还可以向汽车电控系统发出工作指令,对一些有疑问的信息加以质询或修正,进行静态或动态诊断。

故障排除后,需清除存储在OBD系统中的故障代码。如果不清除旧的故障代码,当系统再次出现故障时,新旧故障代码会一并输出,导致无法分辨哪些故障依然存在,哪些故障已经排除。

清除故障代码的基本方法是切断汽车电控系统的电源,但直接拔掉电控系统的熔断器或直接把蓄电池负极搭铁线拆下会导致其它电子装置的有用信息丢失,甚至对电控系统及其装置造成损害。因此清除代码时应该按照维修手册中所指示的方法进行,通过故障检测仪向微机发出清除命令。

4、自诊断系统的局限性

自诊断装置作为一种故障识别系统,是根据有限的、预先设定的程序进行控制,受到自身及外部诸多条件的限制,不可能检测出所有的汽车故障。OBD系统的局限性还表现在以下几个方面。

1、无法识别真空管路、液压装置及排气系统的机械性故障;

2、逻辑判断产生偏差,虽然记录了故障码但并不存在真实的故障;

3、故障诊断仪器及其软件的版本差异造成无法正确查明故障,并且还会有插接器不兼容等限制;

4、难以判断电控系统中的传感器接头松动或者搭铁不良之类的“软故障”。

自诊断技术 篇5

关键词：结构自诊断,试验段,施工工艺,沥青混凝土

结构自诊断沥青混凝土是一种具有应变和损伤自感知的功能性沥青混凝土。普通沥青混凝土中加入石墨等导电相材料后便具有了优异的导电性能,可以通过某些特性(如电阻)变化,来感知环境的温度、压力及湿度,结构的位移、速度、加速度、应力和应变;材料内部的损伤、裂纹、光、电和磁信号的变化等。可用于建筑结构的振动控制、交通管理、载重测量和建筑安全等。

通过结构自诊断沥青混凝土试验路段的铺筑,结合其自诊断特性要求和路面结构,进行了结构自诊断沥青混凝土的施工工艺研究,为今后自诊断沥青混凝土施工提供参考。结构自诊断沥青混凝土试验路段位于河北省唐山市曹妃甸综合保税区卡口东侧B4路主线右幅,全长约130 m。路面结构采用下面层AC-25普通沥青混凝土,中面层6 cm AC-20C结构自诊断沥青混凝土,上面层4 cm AC-13普通沥青混凝土的结构形式。

1 电极埋铺

结构自诊断沥青混凝土有别于普通沥青混凝土路面,需要在施工前预置自诊断用的电极。该试验段采用电极为1 cm×1 cm网孔的不锈钢网,裁剪成大小不同网片,电极网埋设位置如图1所示。上部电极网位于AC-13上面层结构自诊断沥青混凝土层AC-20C之间,下部电极网位于结构自诊断沥青混凝土层AC-20C和下承层AC-25之间。

合适尺寸的电极网在固定好之后,沥青撒布车喷洒粘层油后,对电极网片进行界面处理涂抹一定量200目导电石墨,避免其与自诊断混凝土层接触不良。电极布置后路面效果图如图2所示。

自诊断层与面层之间的电极布置方式与下部电极网略有不同。上层电极的埋铺在摊铺碾压之前进行,用铁锹铲除一定量热料,放置电极网,均匀覆盖热料,使电极与混合料嵌挤良好。埋设过程如图3所示。热料覆盖不均匀,碾压之后易出现裂缝。

2 拌合工艺

该结构自诊断沥青混凝土试验段的拌合设备为吉公3250间歇式拌和机,生产能力在3000型以上,冷料仓的数量为5个,热料仓数量5个。设置冷料仓之间的隔板高度不宜低于70 cm,避免在生产过程中造成料仓中原材料的混杂。拌和机设有二级除尘装置,一级除尘部分可直接回收使用,二级除尘部分可进入回收粉仓使用。在正式生产前要对设备进行调试,对各集料装置进行标定。

结构自诊断沥青混凝土需要一定的导电性能,这就需要导电石墨颗粒裹覆沥青膜厚适宜。沥青膜太厚,石墨颗粒之间导电通路降低;沥青膜太薄,混合料的力学性能降低。在试拌过程中,根据加入沥青和石墨的先后顺序设计3种不同的拌合方案(a)、(b)、(c),3种拌合方案如图4所示,分别拌合混合料,取样成型马歇尔试件,检测电学参数和力学性能。

按上述方案拌合自诊断沥青混合料并取样成型马歇尔试件,检测其电阻值以及稳定度。实验结果见图5。

由图5可知,先加入石墨后加入沥青,拌制出来的混合料电阻较其他两者偏大,稳定度居中。先加入沥青后加石墨,拌制出来的混合料电阻较小但稳定度也随之降低。考虑到较小电阻情况下要具有较好的稳定度,确定方案(b)为最佳方案。

为方便操作和节约成本考虑,石墨经由一级除尘管道抽入废粉仓定量投放使用。结构自诊断沥青混合料拌合的温度制度沿用普通沥青混合料拌制的相关规范要求。另考虑到加入石墨后,混合料的导热系数增加,故在运输过程中需要加盖双层保温布进行保温。

3 摊铺工艺

在试验路段施工时,摊铺机采用的是两台VOGELE2100型摊铺机。结构自诊断沥青混凝土层摊铺厚度为6 cm,松铺系数1.2。

在摊铺过程中,应注意以下几点:1)根据摊铺宽度组装熨平板时,应左右对称、底面平整无错台、连接紧固;2)螺旋布料器的高度应依摊铺层的厚度而调整。其下缘宜高于松铺层顶面10～20 mm,可保布料均衡,布料器的长度应适当,其端头宜距熨平板边缘以内15～20 cm;3)前夯振幅选择6 mm,后夯振幅选择5 mm,振动频率为30 Hz;4)熨平板的初始工作仰角刻度为20°;5)摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度,按2～4 m/min予以调整选择,对结构自诊断沥青混凝土宜按1～3 m/min的速度摊铺,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺;6)采用非接触式平衡梁控制摊铺厚度;7)摊铺机熨平板应提前0.5～1 h预热至不低于130 ℃;8)螺旋布料器内混合料表面以略高于螺旋布料器2/3高度为度,减少摊铺层出现离析现象。

在摊铺过程中还要格外注意防止电极网片移位。施工中还应注意天气变化,在雨天、大风天气或气温低于10 ℃不得进行沥青混合料摊铺作业。

4 碾压工艺

沥青混合料的压实应尽可能采用重型压路机,并选择合理的压路机组合方式及碾压步骤。初压应在混合料不产生推移、开裂等情况下尽量在较高温度下进行。对粗集料为主的较大粒径的混合料,宜采用振动压路机碾压,振动压路机以遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,即紧跟在摊铺机后面,采取高频率、低振幅的方式慢速碾压。振动压路机的振动频率宜为30～50 Hz,振幅宜为0.3～0.8 mm。

为了研究结构自诊断沥青混合料合理的压实工艺,选用两组不同压实工艺机械组合。两组不同机械组合见表1。对应于不同碾压遍数,测量现场压实度,并以碾压变数为横坐标,压实度为纵坐标,绘制结构自诊断沥青混凝土压实度变化曲线,如图6所示。

试验段应按不小于最大理论密度的94%、现场空隙率3%～6%进行控制。由图6可知,两组碾压方案无明显区别,合理的压实遍数为6次,即可达到相关规定要求。但结合后期电学性能的检测结果,方案1的电阻测量结果离散性大,最终选用方案2为合理碾压方案。

5 结 论

a.结构自诊断沥青路面的自诊断模块下部电极埋设采用提前固定的方式,上部电极埋设在施工现场碾压前用热料埋铺。现场实际施工时要注意防止下部电极移位,要重点检查上部电极是否均匀覆盖有热料。

b.兼顾考虑混合料电学和力学性能需要,拌合工艺采用先加入矿料拌合5 s,然后石墨粉与沥青同时加入,加入完成后拌合30 s即可。

c.由于结构自诊断沥青混凝土电极的埋设,摊铺速度宜按照1～3 m/min调整,做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。

d.碾压工艺上,达到压实度要求的同时还要考虑电学性能要求,采用方案2作为最佳碾压方案,总共压实6遍即可达到压实度要求。

参考文献

[1]吴少鹏,刘小明,磨炼同,等.自诊断沥青混凝土及其应用前景[J].华中科技大学学报:城市科学版,2005,22(3):1-4.

[2]Changjun Sun,Lijuan Qing,Shaopeng Wu,et al.The Influence of Electrode on Resistivity of Conductive Asphalt Concretefor Self-monitoring[J].Key Engineering Materials,2012,509:203-208.

[3]张园.多相复合导电沥青混凝土的制备与性能研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.

[4]LIU Xiaoming,WU Shaopeng,LI Ning,et al.Self-monitoring Application of Asphalt Concrete Containing Graphite andCarbon Fibers[J].Journal of Wuhan University of Technology-Mater,Materials Science Edition,2008,23:268-271.

[5]吴少鹏,磨炼同,水中和,等.导电沥青混凝土的制备研究[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2002,26(5):566-569.

[6]中华人民共和国.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ E20-2011)[S].北京:人民交通出版社,2011.

自诊断技术 篇6

现阶段的数控机床都是采用计算机集成系统, 软件与硬件配合应用功能强大, 具有较强的自诊断能力。故障自诊断是数控系统中十分重要的功能, 当数控机床发生故障时, 借助数控系统的自诊断功能, 可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。数控系统中典型监测和自诊断情况如图1所示。自诊断功能按诊断的时间因素一般分为启动诊断、在线诊断和离线诊断。

1.1 启动诊断

启动诊断指数控系统从通电开始, 到进入正常运行状态阶段所进行的诊断。诊断目的为确认数控系统各硬件模块是否可以正常工作。启动诊断要检查的硬件一般包括:核心单元、存储器、位置伺服接口和伺服装置、I/O接口、DNC接口、CRT/MDI数控面板单元以及各种标准外部输入/输出设备;有些启动诊断也检查数控系统的硬件配置, 以确定各种模块、设备以及某些芯片是否插装到位, 判断其规格型号是否正确;此外启动诊断还可以对电源温度、通风装置、电网电压和带电保护存储器的电池进行检查。

1.2 在线诊断

在线诊断指数控系统在正常工作情况下, 通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境, 对系统运行的正确性的检查。在现代数控系统中一般都存在着两种控制装置, 即数控装置和可编程控制器, 它们分别执行不同的监测和诊断任务。可编程控制器主要监测数控机床的开关过程和开关状态, 如:扫描周期检查, 限位开关、液压、气压及温度阀的工作状态检查等;而数控装置则主要进行各数控功能和伺服系统的监测, 包括对所运行的数控加工程序的正确性检查, 对伺服状态的检查, 对工作台运行范围的检查及对各种过程变量的自适应调节等。

1.3 离线诊断

离线诊断是由经过专门训练的人员进行的诊断, 对于一般操作者或者维修人员来说, 很难实现离线诊断。其目的在于查明原因, 精确确定故障部位, 力求把故障定位在尽可能小的范围内, 如缩小到某个模块, 某个印刷线路板或板上的某部分电路, 甚至某个芯片或器件。离线诊断时数控系统必须处于停止状态, 这样专业技术人员才可以开展工作, 把专用诊断程序通过输入/输出设备或通信的方法输入到数控系统内部, 以诊断程序取代系统程序运行, 从而诊断出系统故障。诊断的场所可以是设备现场、数控系统维修中心或数控系统制造厂。进行离线诊断时, 原先存放在RAM中的系统程序、数据以及零件加工程序有可能被清除, 离线诊断后要重新输入后, 机床才可以正常运行。

2 自诊断实例分析

故障现象:一台MPA-45120型数控龙门铣床, 采用TOSNUC600M数控系统和DSR-83型直流主轴调速单元。机床在切削加工时, 忽然停止工作, 监视器上显示PC4-00号报警。关机片刻后再开机, 机床能正常工作, 但不久又发生同样故障。

故障分析与处理:PC4-00号报警是PLC报警, 含义为主轴单元故障, 其现象是主电机过热。当主轴调速单元出现故障后, 将故障信号送至PLC, 再由PLC将此故障信息送至CNC装置, 监视器上显示相应的报警号。查PLC-NC间信号名称、地址 (代号) 及其正常状态。得知:PC4-00号报警信号是由地址为E3F6的报警继电器闭合状态 (“1”状态) 时发出的报警信号。

调用如图2所示的梯形图, 从梯形图中可知, 该报警号报警流程为:

过热→51K闭合 (热继电器) →X085得电→X085闭合→T010得电→T010断开→R010断电→R010闭合→E3F6闭合→产生PC4-00号报警。

而主电动机过热一般是机床主轴铣头切削深度过大或切削速度过快, 导致主电动机过电流引起的。检查主轴铣头切削正常, 电动机工作电流正常, 用手触摸电动机外壳, 感觉温升异常, 判断是主电动机通风不良。检查风冷电动机及风道, 发现电动机风道内积满尘埃。打开电动机风道盖, 清除灰尘后故障消除。

3 结束语

数控机床是机电一体化高度复杂设备, 使用过程中的稳定性和可靠性至关重要, 对于故障及时做出正确判断和排除起了决定性作用。数控机床的自诊断功能具备智能化功能, 可以方便、准确地进行故障诊断维修。但并非所有故障都能通过自诊断实现诊断维修, 传统的维修方法还需掌握, 在实际维修过程中灵活运用。

摘要：随着电子技术的发展, 数控产品得到多次技术补充和改进, 使其系统逐渐走向功能完善、性能稳定、高速、高精度和高效率。数控机床故障诊断实现智能化, 自诊断功能大大提高维修效率。本文以自诊断功能和维修实例展开论述。

关键词：自诊断,故障维修,数控系统

参考文献

[1]任荣.数控机床自诊断及自修复系统探讨[J].技术与市场, 2014 (9) .

[2]王勇.基于故障案例的数控机床故障诊断方法[J].自动化应用, 2016 (2) .

[3]田林红.数控机床故障诊断与维修[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2016 (1) .

自诊断技术 篇7

1汽车维修过程中故障诊断系统的基本内容

汽车故障自诊断系统主要通过对电子控制系统中的传感器、电子控制系统本身和各种执行的元件这几个方面进行监测。其故障定位功能使维修人员更快地找出故障原因, 而故障预警功能则更好地提高了汽车的安全性和可靠性, 其故障参数记录为维修工作提供了理论依据。自诊断系统具有以下功能:检测电子控制系统的故障;将故障代码存储在ECU的存储单元中;提示驾驶员ECU已检测到故障, 应谨慎驾驶;启用故障保护功能, 确保车辆安全运行;协助维修人员查找故障, 为故障诊断提供信息。汽车故障自诊断系统在维修工作中有着重要作用, 有利于让缺乏专业知识的驾驶员更好地了解故障情况, 提高行驶安全性能, 最大限度地减少交通事故的发生, 有效地保障了驾驶员的人身安全。

2我国汽车维修行业的现状

随着社会经济的发展, 汽车维修工作也从传统的手工作方式的状态发展到如今的自动化机械操作, 各企业都加强了配置, 无论是从车身还是车内设施的维修都使用了现代化的机械。这些先进机械参与到维修中不仅可以确保车辆维修的质量, 还能为维修人员减轻负担。根据不同车型以及电子控制装置的不同, 自诊断系统也成为重中之重。随着企业逐渐转化成为特约维修企业, 也应根据系统、性质的不同, 维修技术也逐步专业化, 争取早日摆脱传统的维修模式。

3故障自诊断系统的工作原理

汽车维修中故障自动诊断系统对于汽车维修工作有着非常重要的帮助, 其主要工作原理也可以通过不同几方面内来进行描述。汽车故障的自诊断模块的对象时汽车电控系统的各种传感器、各种执行元件和电子控制系统本身, 故障的判断也是针对这三种对象进行的。故障自诊断模块公用汽车电子控制系统的信号输入电路, 在行驶过程中以上三种对象进行检测, 当其中某个信号在一定时间内超过设定值的时候, 故障自诊断模块就会判断这一信号对应的电路出现故障, 并把故障以代码的形式存入内部存储器中, 并通过指示灯显示出来。具体表现为:

3.1当汽车的某一部分, 比如传感器或者电路有故障后, 相对应的信号也就不能再做为衡量汽车是否有故障的控制参数。为了保障汽车的正常运行, 故障自诊断系统自动从程序存储器中找到之前设定的一组经验值, 做为应急参数, 预备方案可以及时的保障在这一部分有故障的时候汽车也可以继续运行。

3.2当汽车的执行元件会损害其他元件, 或者导致汽车出现严重的故障时, 那么就要对症下药, 把这个部分的执行元件检测出来, 然后及时解决问题, 故障自诊断系统能自动的处理好这一点, 自动采取安全措施, 停止这一功能的运行, 为汽车的正常运行保驾护航。例如, 当点火器出现故障的时候, 故障自诊断模块就会切断燃油喷射系统电源, 停止喷油, 防止排油系统爆炸。

3.3当汽车的电子控制系统出现故障时, 故障自诊断系统自动开启备用控制回路对汽车进行简单的控制, 确保汽车在出现故障之后还是可以运行一段时间, 让车主可以开到汽车修理站进行维修。

3.4当汽车传感器出现异常或者无信号时, 而且持续时间较长, 而ECU便以稳定的形式将预先设置好的故障代码存储到RAM中, 并通过指示灯的闪烁来起到警示的作用。

4故障自诊断系统之故障代码

4.1故障代码的设定。故障代码是代表汽车故障的类型和故障部位的信息, 使自诊断系统记录相应的故障点时只要通过数字或字母表示。故障代码的设定方法有很多种, 主要包括值域判定法、时域判定法、功能判定法、逻辑判定法等。

4.2故障代码的测试模式。在故障自诊断系统中, 故障代码主要有静态测试模式和动态测试模式两种。静态模式就是在发动机停止运转时, 从存储器读出故障代码, 利用机内已存在的电子控制系统对故障代码进行诊断;而动态模式却在是在发动机正常运行中完成的, 利用自诊断系统和诊断模式检测出故障代码。

4.3故障代码的种类。故障代码又分成硬码和软码两大类型。它的分类主要是与故障灯的状态是息息相关的, 如在运行中, 故障灯一直是亮的状态即硬码, 如在发动机运转时, 故障灯先亮后熄即软码。软码是间歇性的故障代码, 有可能是线路接触不良而引起的。可以对线路进行检测。

4.4故障代码的读取和清除。随着车载网络在汽车电子技术中运用, 在排除汽车故障之后, 存储器内部的故障代码就必须要清除, 以免造成再出现新的故障时, 系统把旧代码一齐输入, 导致不能及时的发现故障。

5如何更好的把故障自诊断系统应用到汽车维修工作中去

虽然故障自诊断系统已经逐渐应用到汽车维修中去, 但是还存在很多盲区, 在其以后的发展过程中应注意以下几个方面:

5.1完善故障定位功能。故障定位功能是为了能及时的找到电子控制单元中的故障元件, 以防在维修中盲目维修, 节约成本, 故障自诊断系统应完善电子控制单元内部各项元件的定位功能。

5.2准确的记录故障参数。故障参数是为了分析故障原因, 自诊断系统应及时记录各项故障情况, 并逐一核对, 以确保故障参数的准确性。

5.3优化故障预警功能。故障预警是通过各项数据处理技术使自诊断系统能预告系统可能出现的故障, 提醒车主提前防范, 及时维修。

5.4强化驾驶员知情功能。让驾驶员可以了解到故障情况, 提高了在车辆维修中的公平性。

结束语

从上述内容中可以看出, 汽车维修中故障自动检测系统的基本原理和应用原则, 而在对汽车自诊断系统的深入了解, 我们也可以更好的认识到汽车故障自诊断系统的使用不仅可以减轻维修人员的负担, 也给车主带来了便利, 对于提高汽车维修的效率也有着非常重要的作用。

摘要：随着汽车行业的快速发展, 汽车制造以及汽车维修等在社会生产中都有着非常重要的意义, 而在电子控制系统越来越复杂后, 对于汽车维修也提出了更高的要求, 而汽车故障自动诊断系统是目前汽车维修中不可缺少的重要部分, 对于汽车维修行业的发展也有着重要的影响。本文主要介绍了汽车故障自动诊断系统在汽车维修中的具体应用, 以供参考。

关键词：汽车维修,故障自诊断,基本原理,故障代码

参考文献

[1]丁奎华.浅析汽车维修中的“故障自诊断”[J].现代企业文化, 2010 (9) .

[2]倪桂荣.浅析发动机电控系统故障码故障的诊断技术[J].汽车维修与保养, 2012 (8) .