电液比例电磁阀故障实时检测方法及装置与流程

本发明涉及电磁阀故障检测领域，具体涉及一种电液比例电磁阀故障实时检测方法及装置。

背景技术：

电液比例控制技术是一门比较年轻的技术，它的发展的普遍应用还不到50年，然而凭借着它的优点却形成了流体传动与控制领域的一个重要分支，并成为现代液压控制工程的基本技术构成之一。电液比例电磁阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电的形式进行反馈。

电液比例控制的核心是控制电流。在通过激励电流驱动电磁阀的工作过程中，实际电流可能会因为电磁阀电气故障，并没有跟随期望电流。因此需要对电磁阀的工作状态进行监控，能够探测出实际电流和期望电流偏差过大的故障，并采取相应的故障策略，避免错误的控制，导致危险发生。而如何检测并准确定位电液比例电磁阀的故障，现有技术没有相应的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供一种电液比例电磁阀故障实时检测方法及装置，可以在电液比例电磁阀工作过程中实时检测其状态，准确定位故障原因。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种电液比例电磁阀故障实时检测方法，包括：

预先在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻；

实时获取所述采样电阻两端的电压差；

根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障；

如果否，则根据所述电压差计算流经所述采样电阻的电流；

根据所述电流确定所述电液比例电磁阀是否故障。

优选地，所述根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障包括：

判断所述电压差是否小于第一电压阈值；如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对地短路故障；

否则，判断所述电压差是否小于第二电压阈值，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值；如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出开路故障；

否则，判断所述电压差是否小于第三电压阈值，所述第三电压阈值大于所述第二电压阈值；如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对电源短路故障。

优选地，所述根据所述电流确定所述电液比例电磁阀是否故障包括：

判断所述电流是否大于第一电流阈值并且小于第二电流阈值；

如果是，则确定所述电液比例电磁阀无故障；

否则，对所述电液比例电磁阀改变激励方式，并检测所述电液比例电磁阀的输出电流；

如果所述输出电流跟随输入电流的变化，则确定所述电液比例电磁阀无故障；

否则，确定所述电液比例电磁阀故障。

优选地，所述对所述电液比例电磁阀改变激励方式包括：向所述电液比例电磁阀输出三角波。

优选地，所述方法还包括：

确定所述电液比例电磁阀故障后，切断对所述电液比例电磁阀的电流输入，然后断开所述电液比例电磁阀。

优选地，所述采用电阻的阻值为200mΩ；所述第一电压阈值为0.01V，所述第二电压阈值为0.02V，所述第三电压阈值为3V。

一种电液比例电磁阀故障实时检测装置，包括：

采样电阻，串接在电液比例电磁阀的工作回路中；

馈电单元，用于向所述采样电阻输出电流；

电压获取单元，用于实时获取所述采样电阻两端的电压差；

检测单元，用于根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障；如果否，则根据所述电压差计算流经所述采样电阻的电流，并根据所述电流确定所述电液比例电磁阀是否有故障。

优选地，所述检测单元首先判断所述电压差是否小于第一电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对地短路故障；否则，判断所述电压差是否小于第二电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出开路故障；否则，判断所述电压差是否小于第三电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对电源短路故障，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值，第二电压阈值小于第三电压阈值。

优选地，所述装置还包括：控制单元，用于根据所述检测单元的检测结果，控制所述馈电单元的通断；

所述检测单元判断所述电流是否大于第一电流阈值并且小于第二电流阈值；如果是，则确定所述电液比例电磁阀无故障；否则，触发所述控制单元通过所述馈电单元对所述电液比例电磁阀改变激励方式，并检测所述电液比例电磁阀的输出电流；如果所述输出电流跟随输入电流的变化，则确定所述电液比例电磁阀无故障；否则，确定所述电液比例电磁阀故障。

优选地，所述馈电单元为NMOS管，其栅极G作为信号输入端，漏极D连接电源，源极S连接所述采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端连接所述电液比例电磁阀。

本发明实施例提供的电液比例电磁阀故障实时检测方法及装置，在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻，通过检测采样电阻两端的电压差来判断电液比例电磁阀是否故障，在通过电压差未判断出有故障的情况下，进一步根据电液比例电磁阀回路中的电流，即流经所述采样电阻的电流判断电液比例电磁阀是否有故障，从而保证了判断结果的准确性，准确定位故障原因。

在根据电液比例电磁阀回路中的电流未判断出有故障的情况下，对所述电液比例电磁阀改变激励方式，根据输出电流的变化确定所述电液比例电磁阀是否故障，进一步提高了判断结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电液比例电磁阀故障实时检测方法的一种流程图；

图2是本发明方法中根据电压差定位故障原因的流程图；

图3是本发明方法中根据电流检测电液比例电磁阀故障的流程图；

图4是本发明电液比例电磁阀故障实时检测装置的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

电磁阀故障主要分为对电源短路、对地短路、开路三种故障，如果能够实时检测到工作回路中电磁阀故障，并且准确定位故障原因，就可以及时排除故障，减少对工作系统的影响。

为此，本发明实施例提供一种电液比例电磁阀故障实时检测方法及装置，在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻，通过检测采样电阻两端的电压差来判断电液比例电磁阀是否故障，在通过电压差未判断出有故障的情况下，进一步根据电液比例电磁阀回路中的电流，即流经所述采样电阻的电流判断电液比例电磁阀是否有故障，从而保证了判断结果的准确性，准确定位故障原因。

如图1所示，是本发明电液比例电磁阀故障实时检测方法的一种流程图，包括以下步骤：

步骤101，预先在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻；

步骤102，实时获取所述采样电阻两端的电压差；

步骤103，根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障；如果是，则执行步骤105；否则，执行步骤104；

步骤104，根据所述电压差计算流经所述采样电阻的电流，并根据所述电流确定所述电液比例电磁阀是否故障。

步骤105，定位故障原因。

如图2所示，是本发明方法中根据电压差定位故障原因的流程图，包括以下步骤：

步骤201，判断电压差是否小于第一电压阈值；如果是，则执行步骤202；否则，执行步骤203；

步骤202，确定所述电液比例电磁阀输出对地短路故障；

步骤203，判断所述电压差是否小于第二电压阈值；如果是，则执行步骤204；否则，执行步骤205；

步骤204，确定所述电液比例电磁阀输出开路故障；

步骤205，判断所述电压差是否小于第三电压阈值；如果是，则执行步骤206；否则，执行步骤207；

步骤206，确定所述电液比例电磁阀输出对电源短路故障；

步骤207，确定电液比例电磁阀不存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障。

需要说明的是，上述第一电压阈值<第二电压阈值<第三电压阈值，而且各电压阈值与采样电阻及所述电液比例电磁阀回路中的电流相关，比如，采样电阻阻值为200mΩ，期望控制电流为100mA，则各电压阈值可以为：第一电压阈值为0.01V，第二电压阈值为0.02V，第三电压阈值为3V。

当电压值在阈值之间，说明无电气故障。但是在实际使用过程中，如果期望控制电流为1000mA，此时电磁阀对一个2V的信号源短路的话，常规的电气故障就无法检测到。为了防止这种情况发生，针对无电气故障的情况，本发明方法进一步根据电流大小进行故障检测，分为三种：无对地短路故障、无开路和对电短路故障、无故障。

如图3所示，是本发明方法中根据电流检测电液比例电磁阀故障的流程图，包括以下步骤：

步骤301，判断流经采样电阻的电流是否大于第一电流阈值(如200mA)并且小于第二电流阈值(如1200mA)；如果是，则执行步骤302；否则，执行步骤303；

步骤302，确定所述电液比例电磁阀无故障；

步骤303，对所述电液比例电磁阀改变激励电流方式；

具体地，可将激励电流加载三角波，比如频率为50HZ，幅值为50mA的三角波；

步骤304，检测所述电液比例电磁阀的输出电流是否跟随输入电流的变化；如果是，则执行步骤302；否则，执行步骤305；

步骤305，确定所述电液比例电磁阀故障。

需要说明的是，在实际应用中，在确定所述电液比例电磁阀故障后，可以采用以下处理方式：切断对所述电液比例电磁阀的电流输入，然后断开所述电液比例电磁阀。

本发明实施例提供的电液比例电磁阀故障实时检测方法，在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻，通过检测采样电阻两端的电压差来判断电液比例电磁阀是否故障，在通过电压差未判断出有故障的情况下，进一步根据电液比例电磁阀回路中的电流，即流经所述采样电阻的电流判断电液比例电磁阀是否有故障，从而保证了判断结果的准确性，准确定位故障原因。

在根据电液比例电磁阀回路中的电流未判断出有故障的情况下，对所述电液比例电磁阀改变激励方式，根据输出电流的变化确定所述电液比例电磁阀是否故障，进一步提高了判断结果的准确性。

相应地，本发明还提供一种电液比例电磁阀故障实时检测装置，如图4所示，是本发明电液比例电磁阀故障实时检测装置的一种结构示意图。

在该实施例中，所述装置包括：

采样电阻R，串接在电液比例电磁阀G的工作回路中；

馈电单元40，用于向所述采样电阻R输出电流；

电压获取单元41，用于实时获取所述采样电阻R两端的电压差；

检测单元42，用于根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀G是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障；如果否，则根据所述电压差计算流经所述采样电阻的电流，并根据所述电流确定所述电液比例电磁阀G是否有故障。

在实际应用中，如图4所示，所述馈电单元40可以采用NMOS管，其栅极G作为信号输入端，漏极D连接电源，源极S连接所述采样电阻R的一端，所述采样电阻R的另一端连接所述电液比例电磁阀G。另外，在电液比例电磁阀G的两端还连接有二极管D，以方便硬件排查。

具体地，所述检测单元42在根据所述电压差判断所述电液比例电磁阀G是否存在输出对地短路故障或输出开路故障或输出对电源短路故障时，首先判断所述电压差是否小于第一电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对地短路故障；否则，判断所述电压差是否小于第二电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出开路故障；否则，判断所述电压差是否小于第三电压阈值，如果是，则确定所述电液比例电磁阀输出对电源短路故障。其中，第一电压阈值小于第二电压阈值，第二电压阈值小于第三电压阈值。

本发明实施例提供的电液比例电磁阀故障实时检测装置，在电液比例电磁阀的工作回路中串接采样电阻，通过检测采样电阻两端的电压差来判断电液比例电磁阀是否故障，在通过电压差未判断出有故障的情况下，进一步根据电液比例电磁阀回路中的电流，即流经所述采样电阻的电流判断电液比例电磁阀是否有故障，从而保证了判断结果的准确性，准确定位故障原因。

进一步地，如图4所示，在本发明装置另一实施例中，所述装置还包括：控制单元43，用于控制馈电单元40，并根据检测单元42的检测结果，控制馈电单元40的通断。

相应地，在该实施例中，所述检测单元42在根据流经所述采样电阻R的电流确定所述电液比例电磁阀G是否有故障时，首先判断所述电流是否大于第一电流阈值并且小于第二电流阈值；如果是，则确定所述电液比例电磁阀G无故障；否则，触发所述控制单元43通过所述馈电单元40对所述电液比例电磁阀G改变激励方式，并检测所述电液比例电磁阀G的输出电流；如果所述输出电流跟随输入电流的变化，则确定所述电液比例电磁阀G无故障；否则，确定所述电液比例电磁阀G故障。

在具体应用中，如果检测单元42检测到电液比例电磁阀G对地短路故障或开路故障或对电源短路故障，则触发控制单元43切断馈电单元40的输出。如果检测单元42检测到无对地短路故障、无开路和对电短路故障，控制单元43将在获取该检测结果一定时间后(比如5s)，通过馈电单元40改变电液比例电磁阀G的激励方式，在激励方式中加载三角波，再通过检测单元42的电流反馈进行故障验证，如果检测单元42检测到电流反馈为三角波形，则认为此时无故障，如果检测单元42检测到电流反馈异常(不是三角波形)，则触发控制单元43切断馈电单元40的输出。在根据电液比例电磁阀回路中的电流未判断出有故障的情况下，对所述电液比例电磁阀改变激励方式，根据输出电流的变化确定所述电液比例电磁阀是否故障，进一步提高了判断结果的准确性。利用本发明装置，不仅可以准确定位电液比例电磁阀故障原因，而且可对故障进行及时处理，保证工作系统的安全。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。