钢包称量传感器远程故障检测方法
阅读说明：本技术 钢包称量传感器远程故障检测方法 (Remote fault detection method for steel ladle weighing sensor ) 是由 郭勇 郝桢杰 于振东 戴行忠 郑奋怡 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢包称量传感器远程故障检测方法,包括：通过四个独立的信号分配器(2)分别采集钢包座位上四个称量传感器(1)的称量信号,将信号分配器的输出信号以及称量变送器(3)的输出信号通过无线通信装置传输至信号分析终端(5)；计算称量变送器当前输出信号与间隔时间前输出信号之间比值,设该比值为第一比值；计算当前四个信号分配器输出信号的平均值,并计算该平均值与称量变送器当前输出信号之间比值,设该比值为第二比值；若第一比值超出第一比值范围且第二比值处于第二比值范围内,则判定四个称量传感器中存在有故障的传感器。本发明的检测方法保证了信号传输精度,实现了对称量传感器的故障精准判定。(The invention discloses a remote fault detection method for a ladle weighing sensor, which comprises the following steps: weighing signals of four weighing sensors (1) on a steel ladle seat are respectively collected through four independent signal distributors (2), and output signals of the signal distributors and output signals of weighing transmitters (3) are transmitted to a signal analysis terminal (5) through a wireless communication device; calculating the ratio between the current output signal of the weighing transmitter and the output signal before the interval time, and setting the ratio as a first ratio; calculating the average value of the current output signals of the four signal distributors, calculating the ratio between the average value and the current output signal of the weighing transmitter, and setting the ratio as a second ratio; and if the first ratio exceeds the first ratio range and the second ratio is within the second ratio range, judging that a faulty sensor exists in the four weighing sensors. The detection method ensures the signal transmission precision and realizes the accurate fault judgment of the weighing sensor.)
技术领域
本发明涉及一种炼钢设备传感器检测方法，尤其涉及一种钢包称量传感器远程故障检测方法。
背景技术
连铸机钢包称量装置是连铸坯浇铸过程中重要的检测设备，根据生产管理和工艺技术要求，可实时监测浇铸过程中钢包内钢水重量变化，协调钢水供应节奏，保证中间包钢水液面平稳，等等，因此保证钢包称量装置稳定工作是十分重要的。
参见图1，钢包回转台一共有两个钢包座位，每个钢包座位配置一套称量装置，一套称量装置中包括四个称量传感器1、称量变送器3和称量PLC单元8，其中称量变送器3的输入端与四个称量传感器1连接，称量变送器3的输出端通过滑环7与称量PLC单元8连接，称量变送器3将四个称量传感器1的输出电压信号合成转换成4—20mA的电流信号，并将该输出电流信号传送至称量PLC单元8，称量变送器3的输出信号通过称量PLC单元8处理后转换成实际重量数值并传送至HMI终端9中显示出来。
由于称量传感器与钢包距离较近，所处的工作环境较差，且钢包的重量较大，称量传感器经常要承受钢包重量的巨大冲击，因此，在巨大的工作负荷下，称量传感器极易发生故障，从而对生产造成影响。
目前，并没有专门针对称量传感器的故障检测装置，在实际生产过程中，对称量传感器故障的排查主要是通过人工监测HMI终端画面实施的，当操维人员在HMI画面上监测到钢包称量曲线波动异常后，操维人员必须到钢包回转台上逐个对称量传感器信号进行测量检查。这种故障检测的方法不能精准地定位故障的称量传感器，作业人员必须在钢包回转台上对所有称量传感器拆除电缆后逐一测试信号才能确定故障的称量传感器，工作过程繁琐，人力消耗较大，工作效率较低，不利于生产的正常稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢包称量传感器远程故障检测方法，本发明的检测方法中采用无线通信的方式来传输检测信号，从而保证了信号传输精度，通过综合比较信号分配器和称量变送器输出信号，从而实现对称量传感器、信号分配器和称量变送器设备故障的精准判定。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢包称量传感器远程故障检测方法，包括：
步骤1：通过四个独立的信号分配器分别采集钢包座位上四个称量传感器的称量信号，并将信号分配器的输出信号以及称量变送器的输出信号通过无线通信装置传输至信号分析终端；
步骤2：设置一个间隔时间，计算称量变送器当前输出信号与间隔时间前输出信号之间的比值，设该比值为第一比值；
步骤3：计算当前四个信号分配器输出信号的平均值，并计算该平均值与称量变送器当前输出信号之间的比值，设该比值为第二比值；
步骤4：设置第一比值范围和第二比值范围，若第一比值超出第一比值范围且第二比值超出第二比值范围，则判定称量变送器存在故障，若第一比值超出第一比值范围且第二比值处于第二比值范围内，则判定四个称量传感器中存在有故障的传感器；
步骤5：针对每一个信号分配器，计算该信号分配器输出信号与另外三个信号分配器输出信号均值之间的比值，设该比值为第三比值；
步骤6：设置第三比值范围，针对每一个信号分配器，若第一比值超出第一比值范围且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器对应的称量传感器发生故障，若第一比值处于第一比值范围内且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器发生故障。
进一步地，所述间隔时间设置为1秒，所述第一比值范围设置为0.99至1.01。
进一步地，所述第二比值范围设置为0.995至1.005。
进一步地，所述第三比值范围设置为0.97至1.03。
进一步地，所述检测方法还包括：
步骤7：信号分析终端将故障判定结果显示在显示器上。
进一步地，所述检测方法还包括：
步骤8：信号分析终端根据故障判定结果发出声光报警。
进一步地，所述无线通信装置采用2.4GHz或5GHz的频率进行信号传输。
本发明的检测方法相对现有技术，其有益效果在于，本发明的检测方法中采用无线通信的方式来传输检测信号，从而可避免信号电缆在传输过程中的信号损耗，并最大程度减少称量传感器周围大功率设备的电磁干扰，保证了信号传输精度，同时，信号传输过程中不经过滑环，从而避免了因滑环触点存在灰尘或接触不良而导致的信号损耗、信号传播不连续等不良影响，使得检测结果精准、可靠；本发明的检测方法通过综合比较信号分配器和称量变送器输出信号之间的比值，从而可实现对称量传感器、信号分配器和称量变送器设备故障的精准判定。
附图说明
图1为现有技术的钢包回转台称量装置的电气原理图；
图2为本发明所采用的钢包称量传感器检测装置的电气原理图；
图3为信号分析终端的电气原理图；
图4为本发明钢包称量传感器远程故障检测方法的流程图。
图中：1-称量传感器、2-信号分配器、3-称量变送器、4-无线信号发送器、5-信号分析终端、51-故障检测PLC单元、52-故障判定显示器、53-声光报警器、6-无线信号接收器、7-滑环、8-称量PLC单元、9-HMI终端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
参见图2，本实施方式提供了一种钢包称量传感器远程故障检测方法，该方法针对的是连铸钢包回转台上的称量传感器1，其目的是持续监测称量传感器1的信号情况，及时发现判定称量传感器1的故障情况。
参见图4，该检测方法包括：
步骤1：通过四个独立的信号分配器2分别采集钢包座位上四个称量传感器1的称量信号，并将信号分配器2的输出信号以及称量变送器3的输出信号通过无线通信装置传输至信号分析终端5；
步骤2：设置一个间隔时间，计算称量变送器3当前输出信号与间隔时间前输出信号之间的比值，设该比值为第一比值；
步骤3：计算当前四个信号分配器2输出信号的平均值，并计算该平均值与称量变送器3当前输出信号之间的比值，设该比值为第二比值；
步骤4：设置第一比值范围和第二比值范围，若第一比值超出第一比值范围且第二比值超出第二比值范围，则判定称量变送器3存在故障，若第一比值超出第一比值范围且第二比值处于第二比值范围内，则判定四个称量传感器1中存在有故障的传感器；
步骤5：针对每一个信号分配器2，计算该信号分配器2输出信号与另外三个信号分配器2输出信号均值之间的比值，设该比值为第三比值；
步骤6：设置第三比值范围，针对每一个信号分配器2，若第一比值超出第一比值范围且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器2对应的称量传感器1发生故障，若第一比值处于第一比值范围内且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器2发生故障；
步骤7：信号分析终端5将故障判定结果显示在显示器上；
步骤8：信号分析终端5根据故障判定结果发出声光报警。
实施例：
参见图2和图3，本实施例的实施背景是某钢铁厂连铸作业区，针对钢包回转台的称量传感器设置有一套钢包称量传感器检测装置，其中包括四个信号分配器2、无线信号发送器4、无线信号接收器6和信号分析终端5，四个信号分配器2分别对应钢包回转台上的四个称量传感器1，信号分配器2的信号输入端与称量传感器1连接，每个信号分配器2可将对应称量传感器1的电压信号转换成4—20mA的电流信号，信号分配器2的输出端则与无线信号发送器4连接，从而构成了传感器信号采集线路；信号分析终端5和无线信号接收器6连接，信号分配器2则可通过无线信号发送器4和无线信号接收器6与信号分析终端5实现无线通信，所述无线通信采用2.4GHz或5GHz的频率进行信号传输，每个信号分配器2的输出信号则可通过无线通信的方式传输至信号分析终端5中，此外，称量变送器3的输出端也与无线信号发送器4连接，则称量变送器3的输出信号也通过无线通信的方式传输至信号分析终端5中，信号分析终端5则对信号分配器2和称量变送器3的输出信号进行故障分析；更具体地，信号分析终端5中包括有故障检测PLC单元51、故障判定显示器52和声光报警器53，其中故障检测PLC单元51与无线信号接收器6连接，即故障检测PLC单元51负责接收信号分配器2和称量变送器3的输出信号，故障检测PLC单元51与故障判定显示器52连接，故障判定显示器52再与声光报警器53连接，故障检测PLC单元51接收到信号分配器2和称量变送器3的输出信号后对其进行故障分析判定，并将故障判定结果传送至故障判定显示器52，故障判定显示器52将故障判定结果显示出来，并且根据故障判定结果控制声光报警器53发出声光报警。
参见图4，本实施例的检测方法基于上述检测装置，当装有钢水的钢包坐落在钢包回转台称量臂上时，本实施例的检测方法开始检测钢包座位上的称量传感器1，其中包括：
步骤1：通过四个独立的信号分配器2分别采集钢包座位上四个称量传感器1的称量信号，并将信号分配器2的输出信号以及称量变送器3的输出信号通过无线通信装置传输至信号分析终端5；称量传感器1受压而发出称量信号，称量传感器1的称量信号分别通过信号分配器2和称量变送器3同时传输至故障检测PLC单元51中，故障检测PLC单元51收到信号分配器2和称量变送器3的输出信号后开始持续分析信号分配器2的信号和称量变送器3的信号的变化情况；
步骤2：设置一个间隔时间，计算称量变送器3当前输出信号与间隔时间前输出信号之间的比值，设该比值为第一比值；在本实施例中，设定间隔时间为1秒。
步骤3：计算当前四个信号分配器2输出信号的平均值，并计算该平均值与称量变送器3当前输出信号之间的比值，设该比值为第二比值；
步骤4：设置第一比值范围和第二比值范围，若第一比值超出第一比值范围且第二比值超出第二比值范围，则判定称量变送器3存在故障，若第一比值超出第一比值范围且第二比值处于第二比值范围内，则判定四个称量传感器1中存在有故障的传感器；在本实施例中，设置第一比值范围为0.99至1.01，设置第二比值范围为0.995至1.005；
步骤5：针对每一个信号分配器2，计算该信号分配器2输出信号与另外三个信号分配器2输出信号均值之间的比值，设该比值为第三比值；
步骤6：设置第三比值范围，针对每一个信号分配器2，若第一比值超出第一比值范围且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器2对应的称量传感器1发生故障，若第一比值处于第一比值范围内且第三比值超出第三比值范围，则判定该信号分配器2发生故障；在本实施例中，设置第三比值范围为0.97至1.03；
步骤7：信号分析终端5将故障判定结果显示在显示器上；
步骤8：信号分析终端5根据故障判定结果发出声光报警。
在上述步骤过程中虽然是对信号分配器2的输出信号进行分析判断，但由于信号分配器2是采集称量传感器1的称量信号后输出信号，也就是说，事实上就是对称量传感器1的称量信号进行分析，从而判断称量传感器1的故障情况。
本实施例的检测方法中采用无线通信的方式来传输检测信号，且无线数据传输频率较高，从而可避免信号电缆在传输过程中的信号损耗，同时最大程度减少称量传感器1周围大功率设备的电磁干扰，保证了信号传输精度，同时，信号传输过程中不经过滑环，从而避免了因滑环触点存在灰尘或接触不良而导致的信号损耗、信号传播不连续等不良影响，使得检测结果精准、可靠；当判定有故障时，信号分析终端5能显示故障信息并进行声光报警，从而使设备操维人员能及时方便地获知故障信息。
本实施例的方法不仅能够对称量传感器1的故障情况进行精准判定，而且还可以实现信号分配器2、称量变送器3设备状态自检测。具体来说，连铸机在正常稳定浇铸时，钢包内钢水随浇铸时间持续而稳定减少，也是说，钢包内钢水的重量是随时间线性下降的，那么，当称量传感器1、信号分配器2和称量变送器3均处于正常工作状态时，其输出信号与时间是呈一定线性关系的，从理论上讲，信号分配器2和称量变送器3的输出电流信号随时间变化的趋势应该是相差不大的，若相差太大，则说明其输出信号存在问题，而通过综合比较信号分配器2和称量变送器3输出信号之间的比值，并对其设置判定范围，若比值超出判定范围，则说明对比双方的输出信号相差太大，从而可认为其中必有一方是存在故障的，然后通过精确比较，最终可实现对称量传感器1、信号分配器2和称量变送器3设备故障的精准判定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。