机组流程故障智能辨识系统和方法与流程

本发明涉及故障辨识研究领域，特别涉及一种机组流程故障智能辨识系统和方法。

背景技术：

目前很多机组都采用顺序控制图的方式进行流程表达和控制，从一步走到下一步必须满足相应的跨步条件。跨步条件通常由很多设备状态反馈信号经过逻辑组合计算得到。在很多机组监控系统上位机都能实时看到机组流程执行过程中跨步条件状态信息。以某机组为例，参见图1，流程步右侧为流程每步执行的具体设备操作；流程步左侧为流程执行时每步跳转至下一步的跨步条件，在上一步执行完成后，只有跨步条件满足后，流程才能执行下一步；如果超过设定时间跨步条件不满足，则流程发出故障信号跳闸。当机组流程执行故障跳闸时，对维护人员来说首先也是最重要的一步就是确定是跨步条件中哪个反馈信号不满足导致的机组跳闸，因此如果能记录跳闸时刻跨步条件反馈信号的状态信息并在上位机上显示出来的话，将极大地方便并促进维护人员的故障查找与处理。

但据了解，目前绝大部分机组上位机流程显示图中，跨步条件反馈信号状态会随着跳闸流程执行而实时变化，无法将流程故障时刻的反馈信号状态信息保持住，这样的话技术人员就无法第一时间定位故障的位置，只能通过分析眼花缭乱的生产信息去定位故障，故障查找时间长，查找困难，极大的影响机组运行效率。

为此，寻找一种能够在机组流程故障时刻定位故障发生的位置并保持流程故障时刻反馈信号状态信息，实现故障快速定位的故障智能辨识系统和方法具有重要研究意义和实用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种机组流程故障智能辨识系统和方法，本发明实时采集判断并保存机组运行过程中流程步故障信号、流程跨步条件中反馈信号和“反馈信号超时未收到”报警信号，通过上述三个信号的状态信息综合判断定位故障发生的位置并保持流程故障时刻反馈信号状态信息，实现流程故障智能辨识。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

机组流程故障智能辨识系统，包括：

流程故障判别模块，用于辨识并发出流程步故障信号；

反馈信号接收模块，用于接收所有反馈信号实时状态信息并存储；

流程故障时刻反馈信号状态判断模块，用于接收从流程故障判别模块发送的流程步故障信号和从反馈信号接收模块发送的反馈信号状态信息，经逻辑判断后发出“反馈信号超时未收到”信号；

反馈信号状态显示颜色判别变换模块，用于实时采集流程步故障信号状态、反馈信号状态和“反馈信号超时未收到”信号状态，根据这三个变量状态综合判别并变换需要显示的颜色；

流程状态与故障辨识显示模块，用于在特定区域链接并显示经反馈信号状态显示颜色判别变换模块计算判别出来的颜色信息。

优选的，所述流程故障判别模块的判别策略为：为每个流程步预设最长执行时间，当流程步的执行时间超过了预设值，经程序判断后产生流程步故障信号，该流程步故障信号由外设的事故复归按钮复归。

更进一步的，所述流程步故障信号包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示该流程步未执行或执行正常；当信号状态为1时，表示该流程步执行故障。

优选的，所述反馈信号接收模块通过三种途径获得反馈信号：通过PLC信号输入端口接收外部反馈信号；通过PLC通信接口接收其它智能装置反馈信号；通过PLC程序逻辑计算获得内部状态反馈信号。

更进一步的，所述反馈信号包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示该反馈信号未收到；当信号状态为1时，表示该反馈信号已收到。

优选的，所述流程故障时刻反馈信号状态判断模块的判断策略为：在当前流程步产生故障信号的时刻(取该流程步故障信号的上升沿)，对该步跨步条件中的反馈信号状态逐个进行判断，当某个反馈信号未收到时，产生“反馈信号超时未收到”信号，当该流程步故障信号消失时(取该流程步故障信号的下降沿)，复归“反馈信号超时未收到”信号。

更进一步的，所述“反馈信号超时未收到”信号包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示流程步执行正常或在流程步故障时刻该反馈信号已收到；当信号状态为1时，表示在流程步故障时刻该反馈信号未收到。

优选的，所述反馈信号状态显示颜色判别变换模块的判断策略为：为流程状态与故障辨识显示模块中每个反馈信号状态/故障辨识显示框设定三种可显示颜色，当显示第一颜色时，表示流程正常时反馈信号未收到；当显示第二颜色时，表示流程正常时反馈信号已收到或流程故障时刻反馈信号已收到；当显示第三颜色时，表示流程故障时刻反馈信号超时未收到，也即流程故障点所在。根据流程步故障信号、反馈信号状态信息和“反馈信号超时未收到”信号三个变量状态，对照事先设定的策略表，综合判别需要显示的颜色。

所述流程状态与故障辨识显示模块包括多个流程信息显示模块，在每个流程信息显示模块中对流程跨步条件中的每条反馈信号均设置专门的状态/故障辨识显示框。在流程执行正常时，该状态/故障辨识显示框显示反馈信号的实时状态；在流程执行故障时，该状态/故障辨识显示框显示并保持流程故障时刻反馈信号的状态，直至按下事故复归按钮后，该状态/故障辨识显示框重新显示反馈信号的实时状态。

机组流程故障智能辨识方法，包括步骤：

在下位机PLC控制程序中设置流程故障判别模块，在流程执行时对每个流程步进行监视，在流程执行故障时判别并发出流程步故障信号；

分别通过PLC信号输入端口、通信接口或程序逻辑计算获得流程跨步条件中所有反馈信号的实时状态信息并存储在反馈信号接收模块中；

将流程步故障信号和反馈信号状态信息发送给流程故障时刻反馈信号状态判断模块，经逻辑判断后发出“反馈信号超时未收到”信号；

在上位机软件中设置反馈信号状态显示颜色判别变换模块，实时采集由下位机发送的流程步故障信号、反馈信号状态信息和“反馈信号超时未收到”信号，根据这三个变量状态综合判别需要显示的颜色；

在上位机人机界面中设置流程状态与故障辨识显示模块，该模块包括多个流程信息显示模块，在每个流程信息显示模块中对流程跨步条件中的每条反馈信号均设置专门的状态/故障辨识显示框，该状态/故障辨识显示框用于显示经反馈信号状态显示颜色判别变换模块计算判别出来的颜色信息。

在流程故障时，根据状态/故障辨识显示框显示并保持的流程故障时刻反馈信号状态颜色，判断并定位流程故障发生的位置，直至按下事故复归按钮后，该状态/故障辨识显示框重新显示反馈信号的实时状态。

优选的，在流程状态与故障辨识显示模块中为每个状态/故障辨识显示框设定三种可显示颜色，当显示第一颜色时，表示流程正常时反馈信号未收到；当显示第二颜色时，表示流程正常时反馈信号已收到或流程故障时刻反馈信号已收到；当显示第三颜色时，表示流程故障时刻反馈信号超时未收到，也即流程故障点所在。从而使操作人员可以直观的辨识故障发生的位置。三种可显示颜色可分别设置为灰色、绿色和红色，或者分别设置为灰色、白色和黑色，甚至可以用不同形状的图案填充，在实际应用中，可由设计者自主设定。这里不做限制。

更进一步的，所述流程故障判别模块、反馈信号接收模块和流程故障时刻反馈信号状态判断模块在下位机PLC中编程实现。

更进一步的，所述反馈信号状态显示颜色判别变换模块和流程状态与故障辨识显示模块由上位机软件编程实现。

更进一步的，在流程步故障信号状态为1且“反馈信号超时未收到”信号状态为0时，无论反馈信号实时状态为0或者1，在按下事故复归按钮之前，反馈信号状态/故障辨识显示框中均显示为第二颜色；在流程步故障信号状态为1且“反馈信号超时未收到”信号状态为1时，无论反馈信号实时状态为0或者1，在按下事故复归按钮之前，反馈信号状态/故障辨识显示框中均显示为第三颜色，从而实现对流程故障定位辨识并保持的功能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明根据机组中的相关信息，通过逻辑判断生成流程步故障信号和“反馈信号超时未收到”信号，采用流程步故障信号状态、跨步条件中反馈信号状态和“反馈信号超时未收到”信号状态三个变量组合综合判断，实现了在机组流程故障后迅速定位故障点的功能。

2、本发明将上述三个变量组合综合判断的结果与上位机流程显示模块相结合，通过制定策略表进行颜色变换标记并保持流程故障时刻流程步所有跨步条件反馈信号状态，实现了机组流程故障智能辨识功能。使得维护人员不用再通过分析眼花缭乱的生产信息，而只是简单的查看流程显示图上的画面，即能获知流程故障时刻跨步条件各信号状态，进而定位故障发生的位置，缩短故障分析查找时间，缩短机组退出备用时间，具有明显的经济与社会效益。

附图说明

图1是现有技术中顺序控制流程结构示意图。

图2是本实施例机组流程故障智能辨识系统结构示意图。

图3是本实施例流程步故障信号判断逻辑示意图。

图4是本实施例“反馈信号超时未收到”信号判断逻辑示意图。

图5是本实施例上位机流程状态与故障辨识显示模块示意图。

图6是本实施例三个变量组合判断对应颜色变换示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明所述机组是指一组机器，比如压缩机组，制冷机组，发电机组、抽水蓄能机组等等，一般包括上位机和下位机，下位机用于信号的采集、生成与设备控制，上位机用于信号的显示与处理，同时上位机中可以显示机组流程执行过程中跨步条件信息。

如图2所示，本实施例机组流程故障智能辨识系统，包括设置在上位机中的反馈信号状态显示颜色判别变换模块和流程状态与故障辨识显示模块，以及设置在下位机中的流程故障判别模块、反馈信号接收模块和流程故障时刻反馈信号状态判断模块，上述各个模块均是通过软件编程实现。下面结合附图对各个模块的具体工作进行详细说明。

本实施例中，流程故障判别模块用于辨识并发出流程步故障信号，如图3所示，该模块的判别策略为：为每个流程步预设最长执行时间，当流程步的执行时间超过了预设值，经程序判断后产生该流程步故障信号。该流程步故障信号由外设的事故复归按钮复归。流程步故障信号可以设成包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示该流程步未执行或执行正常；当信号状态为1时，表示该流程步执行故障。从而便于后面的综合分析。

本实施例中，反馈信号接收模块用于接收所有反馈信号实时状态信息并存储，实际工作中可通过多种途径获得反馈信号，例如，可以通过PLC信号输入端口接收外部反馈信号；可以通过PLC通信接口接收其它智能装置反馈信号；可以通过PLC程序逻辑计算获得内部状态反馈信号等。所述反馈信号可以设成包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示该反馈信号未收到；当信号状态为1时，表示该反馈信号已收到。从而便于后面的综合分析。

本实施例中，流程故障时刻反馈信号状态判断模块，用于接收从流程故障判别模块发送的流程步故障信号和从反馈信号接收模块发送的反馈信号状态信息，经逻辑判断后发出“反馈信号超时未收到”信号。如图4所示，该模块的判断策略为：在当前流程步产生故障信号(比如图4中的流程步故障信号1)的时刻(取该流程步故障信号的上升沿)，对该步跨步条件中的反馈信号状态逐个进行判断，当某个反馈信号未收到时，产生“反馈信号超时未收到”信号，当该流程步故障信号消失时(取该流程步故障信号的下降沿)，复归“反馈信号超时未收到”信号。由于某些反馈信号会在多个流程步中参与跨步条件判断，故可能还需在其它流程步故障时(比如图4中的流程步故障信号2、流程步故障信号n)判断并产生“反馈信号超时未收到”信号。本实施例“反馈信号超时未收到”信号可以设成包括0、1两种状态，当信号状态为0时，表示流程步执行正常或在流程步故障时刻该反馈信号已收到；当信号状态为1时，表示在流程步故障时刻该反馈信号未收到。

本实施例中，反馈信号状态显示颜色判别变换模块，用于实时采集流程步故障信号状态、反馈信号状态和“反馈信号超时未收到”信号状态，根据这三个变量状态对照策略表综合判别并变换需要显示的颜色。具体的判断策略为：为流程状态与故障辨识显示模块中每个反馈信号状态/故障辨识显示框设定三种可显示颜色，例如灰色、绿色和红色。当显示灰色时，表示流程正常时反馈信号未收到；当显示绿色时，表示流程正常时反馈信号已收到或流程故障时刻反馈信号已收到；当显示红色时，表示流程故障时刻反馈信号超时未收到，也即流程故障点所在。根据流程步故障信号、反馈信号状态信息和“反馈信号超时未收到”信号三个变量状态，对照事先设定的策略表，综合判别需要显示的颜色。策略表如表1所示。

表1三个变量组合判断颜色变换策略表

本实施例中，流程状态与故障辨识显示模块包括多个流程信息显示模块，用于在特定区域链接并显示经反馈信号状态显示颜色判别变换模块计算判别出来的颜色信息。如图5所示，每一个流程信息显示模块对应表示一个流程信息显示窗口，该显示窗口与现有技术中的显示窗口不同之处在于，对应每一个跨步条件前方设置一专门的状态/故障辨识显示框，该显示框即为上述的“特定区域”。在流程执行正常时，该状态/故障辨识显示框显示反馈信号的实时状态；在流程执行故障时，该状态/故障辨识显示框显示并保持流程故障时刻反馈信号的状态，直至按下事故复归按钮后，该状态/故障辨识显示框重新显示反馈信号的实时状态。

对应的，本实施例机组流程故障智能辨识方法，包括步骤：

在下位机PLC控制程序中设置流程故障判别模块，在流程执行时对每个流程步进行监视，在流程执行故障时判别并发出流程步故障信号。

分别通过PLC信号输入端口、通信接口和程序逻辑计算获得流程跨步条件中所有反馈信号的实时状态信息并存储在反馈信号接收模块中；

将流程步故障信号和反馈信号状态信息发送给流程故障时刻反馈信号状态判断模块，经逻辑判断后发出“反馈信号超时未收到”信号；

在上位机软件中设置反馈信号状态显示颜色判别变换模块，实时采集由下位机上送的流程步故障信号、反馈信号实时状态信息和“反馈信号超时未收到”信号，根据这三个变量状态对照策略表综合判别需要显示的颜色；

在上位机人机界面中设置流程状态与故障辨识显示模块，该模块包括多个流程信息显示模块。在每个流程信息显示模块中对流程跨步条件中的每条反馈信号均设置专门的状态/故障辨识显示框，对状态/故障辨识显示框链接并显示经反馈信号状态显示颜色判别变换模块计算判别出来的颜色信息。

在流程故障时，技术人员根据反馈信号状态/故障辨识显示框显示并保持的流程故障时刻反馈信号状态颜色，判断并定位流程故障发生的位置，直至按下事故复归按钮后，该状态/故障辨识显示框重新显示反馈信号的实时状态。

在流程状态与故障辨识显示模块中为每个反馈信号状态/故障辨识显示框设定三种可显示颜色，例如灰色、绿色和红色。当显示灰色时，表示流程正常时反馈信号未收到；当显示绿色时，表示流程正常时反馈信号已收到或流程故障时刻反馈信号已收到；当显示红色时，表示流程故障时刻反馈信号超时未收到，也即流程故障点所在，从而使操作人员可以直观的辨识故障发生的位置。在流程步故障信号状态为1且“反馈信号超时未收到”信号状态为0时，无论反馈信号实时状态为0或者1，在按下事故复归按钮之前，反馈信号状态/故障辨识显示框中均显示为绿色；在流程步故障信号状态为1且“反馈信号超时未收到”信号状态为1时，无论反馈信号实时状态为0或者1，在按下事故复归按钮之前，反馈信号状态/故障辨识显示框中均显示为红色。从而实现对流程故障定位辨识并保持的功能。

图6给出了一个具体应用实例，这里需说明的是，示意图仅作原理说明之用。为了使说明书附图满足相关要求，图中状态/故障辨识显示框如果无填充，则表示本实施例上述的绿色，如果灰度填充则表示本实施例上述的灰色，如果黑度填充则表示本实施例上述的红色。下面结合上面的方法对该实例说明如下：

本实施例需要在下位机和上位机分别进行不同的工作。

下位机：

首先对图6流程中的步1和步2分别预设流程步执行最长时间，按照图3所示逻辑策略编写流程步故障判别程序，在流程执行时对流程步进行监视，当流程步执行时间超过了预设的流程步执行最长时间时，发出流程步故障信号。

分别通过PLC信号输入端口、通信接口或程序逻辑计算获得图6流程中步1与步2之间的跨步条件反馈信号1和反馈信号2实时状态信息并存储。

接着对图6流程中跨步条件反馈信号1和反馈信号2分别按照图4所示逻辑策略编写“反馈信号超时未收到”信号判断程序，在流程步执行故障时刻反馈信号未收到时，发出“反馈信号超时未收到”信号。

上位机：

在上位机实时采集由下位机上送的流程步故障信号、反馈信号实时状态信息和“反馈信号超时未收到”信号，对照表1所示三个变量组合颜色变换策略编写状态判断及颜色变换脚本程序。

在图6所示状态/故障辨识显示框中链接经状态判断及颜色变换脚本程序计算的结果，在流程执行及故障时根据计算结果显示不同的颜色，实现状态显示与故障定位辨识的功能。

下面结合图6详细说明流程故障辨识的全过程：

如图6中状态(a)所示，当流程执行正常、“反馈信号超时未收到”信号未收到、两个反馈信号均未收到时，对照表1，此时状态/故障辨识显示框均显示为灰色。

如图6中状态(b)所示，当流程执行正常时，反馈信号1已收到，其对应的“反馈信号超时未收到”信号未收到，对照表1，此时反馈信号1的状态/故障辨识显示框显示变为绿色；而反馈信号2尚未收到，其对应的“反馈信号超时未收到”信号也未收到，对照表1，此时反馈信号2的状态/故障辨识显示框显示仍为灰色。

如图6中状态(c)所示，当流程执行故障时，反馈信号1已收到，其对应的“反馈信号超时未收到”信号未收到，对照表1，此时反馈信号1的状态/故障辨识显示框显示仍为绿色；而反馈信号2尚未收到，其对应的“反馈信号超时未收到”信号已收到，说明在流程故障时刻反馈信号2未收到，对照表1，此时反馈信号2的状态/故障辨识显示框显示变为红色。

如图6中状态(d)所示，当流程执行故障后，由于执行跳闸流程使得反馈信号1消失，但因其对应的“反馈信号超时未收到”信号为未收到，对照表1，此时反馈信号1的状态/故障辨识显示框显示仍为绿色；而在流程执行故障后，反馈信号2又延迟收到，但因其对应的“反馈信号超时未收到”信号已收到，说明在流程故障时刻反馈信号2未收到，对照表1，此时反馈信号2的状态/故障辨识显示框显示仍为红色。

流程执行故障后，技术人员打开流程状态显示画面，当看到反馈信号2的状态/故障辨识显示框显示为红色时，就能立即知道是反馈信号2未收到导致的流程步超时故障，从而迅速定位了故障点。

如图6中状态(e)所示，当技术人员完成了故障定位及处理后，点击事故复归按钮，将流程步故障信号复归为0，进而由流程步故障信号下降沿将反馈信号2的“反馈信号超时未收到”信号复归为0。此时由于反馈信号1未收到，其对应的状态/故障辨识显示框显示变为灰色(与当前实际状态相一致)；由于反馈信号2已收到，其对应的状态/故障辨识显示框显示变为绿色(与当前实际状态相一致)。

图6状态(a)至状态(e)演示了从流程正常时反馈信号实时状态显示，到流程故障时故障辨识并保持，再到点击事故复归按钮复归故障后重新显示反馈信号实时状态的全过程。

在实际应用时，如果某个反馈信号在多个流程中参与跨步条件的判断，此时可能出现该反馈信号未收到导致其中某个流程超时故障进而得到“反馈信号超时未收到”信号已收到的情况，这种情况对应图6状态(c)的情形。但在其它流程中，由于未出现流程步故障信号，说明该流程正常，此时即使出现“反馈信号超时未收到”信号已收到的情况，反馈信号对应的状态/故障辨识显示框仍然显示该反馈信号的实际状态，而不显示红色，如图6状态(f)所示。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。