一种色选机的电磁阀故障监测装置与监测方法与流程

本发明涉及一种色选机的监测装置及其监测方法，尤其涉及一种色选机的电磁阀故障监测装置及其监测方法、存储有电磁阀故障监测方法指令的存储介质。

背景技术：

色选机是根据物料光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来的设备，其结构如图1所示，其工作过程原理如图2所示。被选物料从顶部的进料口进入色选机，通过电磁振动器21的振动，进入滑道22，再进入分选室内。分选室内安装很多光源23、很多图像处理传感器ccd24、很多背景板25，分选室的出口处安装空气枪26。物料通过分选室的观察口，并从图像处理传感器ccd24和背景板25间穿过，在光源23的作用下，ccd接受来自被选物料的合成光信号，使系统产生输出信号，并放大处理后传输至fpga+arm运算处理系统，然后由控制系统发出指令驱动空气枪26动作，将其中异色颗粒吹至料斗的废料腔27内流走。而好的被选物料继续下落至接料斗的成品腔28内流出，从而使被选物料达到精选的目的。

从色选机工作流程中可以看到，电磁阀是否正常动作是物料能否正确分选的关键。电磁阀动作核心器件——电磁式继电器如图3所示。d、e接收控制板(即信号处理板)的电控信号，ab、bc分别传入喷嘴喷气线路中。正常情况下，ab接通，阻塞气体喷出；当有控制信号(指信号处理板输出的电磁阀启动信号)过来时，电磁阀驱动板上的电磁铁29通电，bc接通输出电脉冲信号，使电磁阀的贴片30吸合，喷气嘴的气路导通，喷气嘴由此喷出气体，把物料吹走，同时指示面板上的指示灯根据电磁阀启动信号点亮。电磁阀的贴片30为电磁阀的触点，一般采用金属制作如衔铁。电磁铁29断电，电磁阀的贴片30通过弹簧31复位。然而，这样的结构，实现简单，依靠电磁阀自身的质量来保证较好的控制效果，但是实际使用中，电磁阀本身故障难以实时监测，会导致电磁阀虽然已经损坏，指示面板上指示灯却在依旧显示运作正常的情况发生，从而不合格的物料流入生产线的下个流程。因此，等到电磁阀发现故障时，选料基本已经不合格，甚至有些选料已经完成打包，若再进行复选不仅造成很大成本浪费，实际操作难度也非常大。因此，对色选机电磁阀进行实时在线监测，非常有必要，也是非常有市场需求的。

技术实现要素：

为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种色选机的电磁阀故障监测装置及其监测方法、存储有电磁阀故障监测方法指令的存储介质，解决了传统色选机电磁阀开环控制无法实现故障监测的问题，也为色选机远程诊断奠定了基础，对实际生产具有指导意义。

本发明的解决方案是：一种色选机的电磁阀故障监测装置，所述色选机包括至少一个喷气嘴、至少一个电磁阀、信号处理板、电磁阀驱动板；电磁阀与喷气嘴一一对应，通过吸合导通相应喷气嘴的气路；信号处理板根据所述色选机的筛选程序输出需要启动的电磁阀启动信号，能同时输出多个电磁阀启动信号，且一个启动信号对应一个电磁阀；电磁阀驱动板根据所述电磁阀启动信号输出电脉冲信号，能同时输出多个电脉冲信号，且一个电脉冲信号对应一个电磁阀；

所述电磁阀故障监测装置包括指示面板，指示面板上具有面板灯控制电路和指示灯，面板灯控制电路通过控制指示灯点亮指示所述色选机处于正常筛选运行状态；面板灯控制电路、指示灯直接串联于电磁阀的常开触点，通过电磁阀的吸合产生用于触发面板灯控制电路的触发信号；

所述电磁阀故障监测装置还包括电磁阀触点反馈电路及信号处理器，电磁阀触点反馈电路用于获取所有电磁阀因吸合而产生的触点信号，所述信号处理器对所述触点信号进行信号处理：

步骤一、对电磁阀、电磁阀启动信号、电脉冲信号、触点信号分别进行编号，且编号之间一一对应：电磁阀的编号与电磁阀启动信号的编号、电脉冲信号的编号、触点信号的编号均一致；

步骤二、获取单位时间内所有电磁阀的触点信号，计算所有电磁阀的触点信号在单位时间内的期望e和方差σ，计算各电磁阀的触点信号在一段时间内的期望ex和方差σx；

步骤三、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(e-3σ，e+3σ)，如果满足则执行步骤四，否则执行步骤五；

步骤四、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(ex-3σx，ex+3σx)，如果满足则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤五、认为有电磁阀存在故障，终止色选机的色选，并上报上位机电磁阀故障以及故障电磁阀的编号；

步骤六、存储单位时间内的所有电磁阀的触点信号数目，返回步骤二；

步骤七，判断电磁阀的触点信号数目是否超出设定数目；如果是，则执行步骤八，否则执行步骤五；

步骤八，物料发生变化，终止色选机的色选并上报上位机物料发生变化。

作为上述方案的进一步改进，电磁阀触点反馈电路采用滤波器进行采样，实现采样的同时对采样的触点信号进行滤波去抖，以获取准确的触点信号。

作为上述方案的进一步改进，面板灯控制电路、指示灯、电磁阀的串联电路中还串联一个限流电阻r。

本发明还提供一种色选机的电磁阀故障监测方法，所述色选机包括：

至少一个喷气嘴；

至少一个电磁阀，其与至少一个喷气嘴一一对应，通过吸合导通相应喷气嘴的气路；

信号处理板，其根据所述色选机的筛选程序输出需要启动的电磁阀启动信号，能同时输出多个电磁阀启动信号，且一个启动信号对应一个电磁阀；

电磁阀驱动板，其根据所述电磁阀启动信号输出电脉冲信号，能同时输出多个电脉冲信号，且一个电脉冲信号对应一个电磁阀；

所述电磁阀故障监测方法在所述色选机上设置电磁阀触点反馈电路，电磁阀触点反馈电路用于获取所有电磁阀因吸合而产生的触点信号；然后对所述触点信号进行如下信号处理：

步骤一、对电磁阀、电磁阀启动信号、电脉冲信号、触点信号分别进行编号，且编号之间一一对应：电磁阀的编号与电磁阀启动信号的编号、电脉冲信号的编号、触点信号的编号均一致；

步骤二、获取单位时间内所有电磁阀的触点信号，计算所有电磁阀的触点信号在单位时间内的期望e和方差σ，计算各电磁阀的触点信号在一段时间内的期望ex和方差σx；

步骤三、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(e-3σ，e+3σ)，如果满足则执行步骤四，否则执行步骤五；

步骤四、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(ex-3σx，ex+3σx)，如果满足则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤五、认为有电磁阀存在故障，终止色选机的色选，并上报上位机电磁阀故障以及故障电磁阀的编号；

步骤六、存储单位时间内的所有电磁阀的触点信号数目，返回步骤二；

步骤七，判断电磁阀的触点信号数目是否超出设定数目；如果是，则执行步骤八，否则执行步骤五；

步骤八，物料发生变化，终止色选机的色选并上报上位机物料发生变化。

作为上述方案的进一步改进，所述电磁阀故障监测方法还在所述色选机上设置指示面板，指示面板上具有面板灯控制电路、指示灯，面板灯控制电路、指示灯直接串联于电磁阀的常开触点，通过电磁阀的吸合产生用于触发面板灯控制电路的触发信号。

进一步地，面板灯控制电路、指示灯、电磁阀的串联电路中还串联一个限流电阻r。

本发明还提供一种存储介质，其应用于色选机中，所述色选机包括：

至少一个喷气嘴；

至少一个电磁阀，其与至少一个喷气嘴一一对应，通过吸合导通相应喷气嘴的气路；

信号处理板，其根据所述色选机的筛选程序输出需要启动的电磁阀启动信号，能同时输出多个电磁阀启动信号，且一个启动信号对应一个电磁阀；

电磁阀驱动板，其根据所述电磁阀启动信号输出电脉冲信号，能同时输出多个电脉冲信号，且一个电脉冲信号对应一个电磁阀；

所述存储介质存储有供所述色选机的信号处理板执行的若干指令，所述若干指令为：

步骤一、对电磁阀、电磁阀启动信号、电脉冲信号、触点信号分别进行编号，且编号之间一一对应：电磁阀的编号与电磁阀启动信号的编号、电脉冲信号的编号、触点信号的编号均一致；

步骤二、获取单位时间内所有电磁阀的触点信号，计算所有电磁阀的触点信号在单位时间内的期望e和方差σ，计算各电磁阀的触点信号在一段时间内的期望ex和方差σx；

步骤三、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(e-3σ，e+3σ)，如果满足则执行步骤四，否则执行步骤五；

步骤四、判断各电磁阀的触点信号数量是否满足(ex-3σx，ex+3σx)，如果满足则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤五、认为有电磁阀存在故障，终止色选机的色选，并上报上位机电磁阀故障以及故障电磁阀的编号；

步骤六、存储单位时间内的所有电磁阀的触点信号数目，返回步骤二；

步骤七，判断电磁阀的触点信号数目是否超出设定数目；如果是，则执行步骤八，否则执行步骤五；

步骤八，物料发生变化，终止色选机的色选并上报上位机物料发生变化。

本发明通过采集电磁阀的触点信号，经过触点信号处理，判断电磁阀是否出现故障，然后根据故障类型分别发送给上位机进行处理，实现实时在线监测。

附图说明

图1为现有色选机的结构示意图。

图2为图1中现有色选机的工作流程图。

图3为图1中现有色选机的电磁式继电器示意图。

图4为本发明的色选机的电磁阀驱动及反馈结构图。

图5为图4中电磁阀触点反馈电路框图。

图6为图4中电磁阀触点信号处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图4，本实施例的色选机包括信号处理板1、电磁阀驱动板2、至少一个电磁阀3、至少一个喷气嘴6、电磁阀故障监测装置。

信号处理板1根据所述色选机的筛选程序输出电磁阀启动信号；电磁阀驱动板2根据所述电磁阀启动信号输出至少一个电脉冲信号；至少一个电磁阀3与所述至少一个电脉冲信号相对应，根据相应的电脉冲信号吸合；至少一个喷气嘴6与至少一个电磁阀3相对应，通过电磁阀3的吸合实现相应喷气嘴6的气路导通，喷气嘴6在气路导通时喷出气体实现所述色选机的筛选。

色选机一般具有很多喷气嘴6，每个喷气嘴6采用一个电磁阀3进行驱动，通过电磁阀3的贴片吸合驱动喷气嘴6的气路导通，喷气嘴6在气路导通时喷出气体实现所述色选机的筛选功能。电磁阀3通过电磁阀驱动板2驱动，电磁阀驱动板2受信号处理板1控制，信号处理板1输出电磁阀启动信号如电磁阀启动信号序列，从而通过电磁阀驱动板2有效驱动所选择的电磁阀3。在本实施例中，色选机的运行过程中，需要所有电磁阀3均被驱动吸合相应的贴片，因此，信号处理板1只需输出单一的触发信号即可，电磁阀驱动板2由此驱动所有电磁阀3的贴片吸合，导通所有喷气嘴6的气路。

请结合图5，电磁阀故障监测装置包括指示面板4、电磁阀触点反馈电路5。指示面板4上具有面板灯控制电路41和指示灯42，面板灯控制电路41通过控制指示灯42点亮指示所述色选机处于正常筛选运行状态，指示灯42可采用led指示灯。在本发明中，对指示面板4做了改进设计，面板灯控制电路41、指示灯42直接串联于电磁阀3的常开触点b、c之间，通过电磁阀3的吸合产生用于触发面板灯控制电路41的触发信号。为了提高指示面板4的安全性能，面板灯控制电路41、指示灯42、电磁阀3的串联电路中还串联一个限流电阻r。

在本实施例中，面板灯控制电路41、指示灯42直接串联于电磁阀3的常开触点b、c之间，如果电磁阀3采用常闭触点的运行原理，则面板灯控制电路41、指示灯42直接串联于电磁阀3的两个常闭触点之间，道理是相通的，此处不再详细叙述。

请结合图6，电磁阀触点反馈电路5用于获取电磁阀3因吸合而产生的触点信号，信号处理板1对所述触点信号进行信号处理。电磁阀触点反馈电路5可采用滤波器51进行采样，实现采样的同时对采样的触点信号进行滤波去抖，以获取准确的触点信号。因此，信号处理板1对所有触点信号进行信号处理前，可以增加步骤s0，对触点信号进行滤波去抖。

信号处理板1的信号处理方法包括以下步骤：

步骤s0、对电磁阀3、电磁阀启动信号、电脉冲信号、触点信号分别进行编号，且编号之间一一对应：电磁阀3的编号与电磁阀启动信号的编号、电脉冲信号的编号、触点信号的编号均一致；

步骤s1，获取单位时间内所有电磁阀3的触点信号，接收电磁阀的触点信号；

步骤s2，对触点信号进行滤波去抖；

步骤s3、计算所有电磁阀3的触点信号在单位时间内的期望e和方差σ，计算各电磁阀3的触点信号在一段时间内的期望ex和方差σx；

步骤s4、判断各电磁阀3的触点信号数量是否满足(e-3σ，e+3σ)，如果满足则执行步骤s5，否则执行步骤s6；

步骤s5、判断各电磁阀3的触点信号数量是否满足(ex-3σx，ex+3σx)，如果满足则执行步骤s7，否则执行步骤s8；

步骤s6、认为有电磁阀3存在故障，终止色选机的色选，并上报上位机电磁阀故障以及故障电磁阀3的编号；

步骤s7、存储单位时间内的所有电磁阀3的触点信号数目，返回步骤s1；

步骤s8，判断电磁阀3的触点信号数目是否超出设定数目；如果是，则执行步骤s9，否则执行步骤s6；

步骤s9，物料发生变化，终止色选机的色选并上报上位机物料发生变化。

所述触发信号可通过电磁阀驱动板2的收集传递至信号处理板1，由信号处理板1对所述触点信号进行信号处理。

本发明主要根据电磁阀结构以及色选流程，把电磁阀常开触点或常闭触点引入反馈电路，实现对常开或常闭触点采集和处理，实现色选反馈控制，同时改进了面板led指示灯驱动电路，使得led指示灯正确反映电磁阀喷嘴动作。

实施例2

实施例1中信号处理板1对所述触点信号的信号处理方法，适于在计算机设备中执行，在实际应用中可以做成软件安装包的形式，也可以做成app的形式，如手机app等；也可以指令的形式存储在存储介质中，指令交由所述色选机的信号处理板1执行即可。

实施例3

实施例1中的色选机，其电磁阀故障监测装置可以独立设置，从而应用到更多的色选机中，只要色选机具有根据所述色选机的筛选程序输出至少一个电磁阀启动信号的信号处理板1、根据所述电磁阀启动信号输出至少一个电脉冲信号的电磁阀驱动板2、与所述至少一个电脉冲信号相对应且根据相应的电脉冲信号吸合的至少一个电磁阀3、与所述至少一个电磁阀3相对应且通过相应电磁阀3的吸合实现气路导通的至少一个喷气嘴6。

电磁阀故障监测装置可以独立设置对触点信号进行信号处理的信号处理器，也可以采用色选机的信号处理板1实现对触点信号的信号处理。

实施例4

实施例1中的色选机，可设置独立的色选机的电磁阀故障监测方法。

所述电磁阀故障监测方法为：在所述色选机上设置电磁阀触点反馈电路5，电磁阀触点反馈电路5用于获取电磁阀3因吸合而产生的触点信号；然后对触点信号进行如下信号处理：

步骤一、对电磁阀3、电磁阀启动信号、电脉冲信号、触点信号分别进行编号，且编号之间一一对应：电磁阀3的编号与电磁阀启动信号的编号、电脉冲信号的编号、触点信号的编号均一致；

步骤二、获取单位时间内所有电磁阀3的触点信号，计算所有电磁阀3的触点信号在单位时间内的期望e和方差σ，计算各电磁阀3的触点信号在一段时间内的期望ex和方差σx；

步骤三、判断各电磁阀3的触点信号数量是否满足(e-3σ，e+3σ)，如果满足则执行步骤四，否则执行步骤五；

步骤四、判断各电磁阀3的触点信号数量是否满足(ex-3σx，ex+3σx)，如果满足则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤五、认为有电磁阀3存在故障，终止色选机的色选，并上报上位机电磁阀故障以及故障电磁阀3的编号；

步骤六、存储单位时间通道内的所有电磁阀3的触点信号数目，返回步骤二；

步骤七，判断电磁阀3的触点信号数目是否超出设定数目；如果是，则执行步骤八，否则执行步骤五；

步骤八，物料发生变化，终止色选机的色选并上报上位机物料发生变化。

所述电磁阀故障监测方法还可在所述色选机上设置指示面板4，指示面板4上具有面板灯控制电路41、指示灯42、限流电阻r，面板灯控制电路41、指示灯42、限流电阻r直接串联于电磁阀3的常开触点，通过电磁阀3的吸合产生用于触发面板灯控制电路41的触发信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。