数学建模 离子氮化炉远程故障诊断系统的设计.docxVIP

离子氮化炉远程故障诊断系统的设计 摘 要：根据对离子氮化炉的典型故障进行研究分析，提出了基于网络的离子氮化炉远程诊断系统的总体方案，系统由现场测控诊断端、GPRS通信模块和远程故障诊断端组成，详细阐述了故障诊断系统对故障点的数据采集、故障分析和远程数据传输等功能的实现方法。实验证明系统能满足用户的要求并能实现预定的功能。 关键词：离子氮化炉；远程诊断；故障诊断；PLC；MCGS 1 引言 近年来，随着离子氮化炉工业的迅猛发展，氮化炉的控制技术要求智能化和网络化，能够通过氮化炉设备的实时信号检测、分析和及时判断氮化炉的运行状态。随着网络时代的到来，基于网络的远程离子氮化炉诊断服务已经成为氮化炉工业方面的一个新兴的研究领域。 离子氮化炉远程诊断研究内容已经包含远程氮化炉实时数据监测系统、氮化炉远程诊断系统、氮化炉远程维修系统、氮化炉远程试验系统和氮化炉远程信息系统等多个方面。离子氮化炉远程故障诊断系统实现了远程监测与诊断由信息的传输代替操作人员的操作，通过智能化的设计节约了大量的生产成本，其研究意义重大。由于氮化炉装置复杂，操作参数多，同时远距离数据的传输的精确性等都是对实现氮化炉远程诊断有挑战性，如何通过现场设备精确采集离子氮化炉的运行数据，如何进行远距离数据传输，如何进行数据的分析诊断等都是本课题必须解决的问题。在离子氮化炉远程诊断系统中关键的问题是远程精确控制问题，远程操作端和现场控制端对数据的解析操作成为重点解决问题。 2 离子氮化炉远程故障诊断系统的原理框图 离子氮化炉远程故障诊断系统是一个基于网络进行远程控制诊断的智能系统，通过对故障点信息采集、分析和诊断为一体的实时诊断系统。该系统的设计主要有以下几部分组成传感器设备、现场数据采集设备PLC、工控机监控MCGS设备、数据传输设备、网络解析模块和远程故障诊断操界面组成。通过远程监视氮化炉运行情况，采集氮化过程中的实时参数，以及实时数据的处理和显示，来判断及诊断氮化炉运行过程中出现的故障。其系统结构见图 1 所示。 图1 离子氮化炉远程故障诊断系统的原理框图 有上图可知本系统通过数据的双向通信，实现氮化炉和远程监控端的信息交换，数据交换分一下几个部分： 第一部分：利用 PLC的模数和数模转换模块对传感器所测量到的实时数据进行处理，PLC自动进行开关量的信息采集，收集的数据传给上位机。同时PLC也作为下位机实时接收上位机命令，执行远程操作端的控制信息； 第二部分：工控机MCGS通过通讯端口将得到现场采集的数据进行显示和存储, 同时工控软件将测量数据进行打包处理，进行通信传输。在接收到远程操作端的控制信息时，工控机也通过解析程序得到远程命令，通过通讯端口进行下位机传送； 第三部分：现场操作端通过GPRS读取串口数据，将数据传送到远程监控PC机的网络端口。同时远程操作端通过数据通讯，通过GPRS模块将控制命令发送到现场操作端的网络端口，同样进行数据的解析过程，使得现场端能够识别远程操作端的命令； 第四部分：PC机数据通信包括串口通讯、GPRS通信和网络数据解析程序，通过读取网络端口的数据，将接收到的数据解析存入SQL数据库中，远程操作端通过访问数据库得到远程的实时数据，实现实时监视氮化炉的运行情况。同时远程监控端PC机也是故障诊断的中心，通过诊断系统对实时数据的进行判断，如果故障信息出现，就来对远程操作端发送诊断命令。 3 离子氮化炉故障诊断系统结构 离子氮化炉的故障系统设计主要是根据氮化炉在运行中可能出现的故障进行设计的，通过模块化的分类，让人很清晰明了的判别和发现故障，同时对故障的出现原因以及解决措施进行了警示性的提示，来实现我们的氮化远程故障诊断系统的设计，其模块故障信息有以下几个方面。 3.1 离子电源故障模块 离子电源模块是我们远程诊断的非常重要的模块，离子电源系统是氮化炉的电力设备，如果电源系统出现故障，氮化炉是不能正常运行。 通过对故障点的实时监测，远程诊断系统对离子电源的实时监控分以下几个部分：总控制电源故障的监控，高压启动监控，三相电源及相序的监控，控制板的电源监控，变压器在线监测等。 对变压器、总控开关和高压启动开关的实时检测。通过对以上信息监测，能够及时发现氮化炉供电系统的故障原因，及时进行故障诊断，确保整个氮化炉系统的主要动力部分工作正常。 3.2 离子真空泵模块 离子真空泵模块也是远程诊断系统的关键模块，氮化炉的真空度好不好，直接关系到氮化炉能是否能起弧，真空度高有利于提高离子电源击穿真空速度，提高起弧速度，同时减少杂质因素对工件的氧化还原影响。氮化炉远程监测真空泵模块包含有：泵的启动监视，泵的过流监视，泵的供电监视等。通过对真空泵的情况监视，可以确保氮化炉真空度得到保障，同时对真空泵的检测还可以控制气体流量的速度，为氮化工作