本发明涉及控制系统故障检测及诊断领域，尤其涉及一种智能电液执行机构故障检测及诊断方法。
背景技术：
随着自动化控制水平的不断提高，系统的复杂性迅速增加，用户迫切需要提高控制系统的可靠性和易维护性，故障诊断技术的产生和发展为提高设备系统的可靠性和可维修性开辟了一条新的途径。故障诊断技术不断提升，应用领域也在日益扩大，由最先的航天，航空逐渐扩展到各个领域。应用于自动控制系统的故障检测及诊断具有它的特殊要求：应能够保证有很低的误诊率和漏诊率；能够根据完全的和不完全的信息及时的进行故障诊断；能够迅速，有效和可靠地得出故障检测，诊断的结论。
EHS（Electrohydraulic smart）智能电液执行机构本身就是关键及重要的炼化装备及系统，其运行可靠性及故障后维修效率的高低对于整个装置的生产运行及安全风险控制影响巨大，智能电液执行机构高度的智能化、数字化、网络化、集成化也促使了系统的故障检测及诊断成为不可缺少的重要组成部分。现场操作人员及设备检修人员不仅期望能够获得运行可靠性高、故障后维修效率高的电液（执行机构）控制系统，作为一种关键及重要的“特殊”装备及系统，炼化企业的管理技术人员还希望能够对整套系统运行的实时健康状况进行有效的监控，并对智能电液执行机构故障进行快速准确检测及诊断。但是，在实际应用中，缺乏相应的智能电液执行机构故障检测及诊断方法，无法满足实际生产需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种智能电液执行机构故障检测及诊断方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种智能电液执行机构故障检测及诊断方法，包括以下步骤：
采集智能电液执行机构处于工作状态时的现场输入信号，其中，所述现场输入信号包括压力传感器信号、位移传感器信号、温度传感器信号、液位传感器、油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、控制器信号、液控阀信号、油系统信号、油泵信号、电源信号及电机状态信号；
根据预先配置的故障分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常，并在判断结果为所述现场输入信号的参数值不正常的情况下，确定故障源；
根据故障源，确定故障类型及大小，并根据确定的故障类型及大小，通过判断该故障对于智能电液执行机构整体性能的影响，确定该故障对于智能电液执行机构的故障级别；
根据确定的故障级别，进行对应的声光报警，并将确定的故障源及故障类型和大小以及故障级别通过网络发送至预先配置的上位机，促使操作人员根据上位机所显示的故障源信息、故障类型和大小以及故障级别对对应的故障做进一步诊断。
其中，所述故障分析策略包括传感器分析策略、给定值分析策略、控制器分析策略、液控阀分析策略、油系统分析策略、油泵分析策略和/或电源系统分析策略。
其中，根据预先配置的传感器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的各传感器信号的参数值与预先设定的传感器参数阈值进行比较；
在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述传感器参数阈值范围内的情况下，判断对应传感器处于有效工作状态；
在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述传感器参数阈值范围以外的情况下，判断对应传感器处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的传感器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常还包括：
对预先采集的各传感器信号的参数值进行分析，确定各传感器信号的参数值的变化率，并将确定的各传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率进行比较；
在比较结果为传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应传感器出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内。
其中，根据预先配置的给定值分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的各传感器信号的参数值与预先通过通信网络传输得到的给定参数值进行比较；
在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围内的情况下，判断对应传感器处于有效工作状态；
在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围以外的情况下，判断对应传感器处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的控制器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的各控制器信号的参数值与预先设定的控制器参数阈值进行比较；
在比较结果为所述控制器信号的参数值在所述控制器参数阈值范围内的情况下，判断对应控制器处于有效工作状态；
在比较结果为所述控制器信号的参数值在所述控制器参数阈值范围以外的情况下，判断对应控制器处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的液控阀分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
对预先采集的各位移传感器信号的参数值进行分析，确定各位移传感器信号的参数值的变化率，并将确定的各位移传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率进行比较；
在比较结果为位移传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应液控阀出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内。
其中，根据预先配置的油系统分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的预先采集的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器及各位移传感器信号的参数值分别与预先设定的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器及各位移传感器参数阈值进行比较；
在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器参数阈值范围内的情况下，判断油系统处于有效工作状态；
在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器参数阈值范围以外的情况下，判断油系统处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的油泵分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器、电源信号及电机信号的参数值与预先设定的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器、电源信号及电机参数阈值进行比较；
在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机参数阈值范围内的情况下，判断油泵系统处于有效工作状态；
在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机参数阈值范围以外的情况下，判断油泵系统处于无效工作状态；
其中，根据预先配置的电源系统分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：
将预先采集的各电源信号的参数值与预先设定的电源参数阈值进行比较；
在比较结果为所述电源信号的参数值在所述电源参数阈值范围内的情况下，判断对应电源处于有效工作状态；
在比较结果为所述电源信号的参数值在所述电源参数阈值范围以外的情况下，判断对应电源处于无效工作状态。
本发明的有益效果为：本发明能够对EHS智能电液执行控制系统的所有故障进行快速准确的检测及诊断，能综合运用自动控制系统可靠性分析技术，故障检测技术和人工智能知识推理判断的技术去解决原来只有少数人才能拥有的故障检测诊断技术，方便用户了解掌握整套系统运行的实时健康状况，以防止故障扩大和预防灾难性的事件发生；同时，将基于自诊断系统和基于网络的诊断方法有机的结合起来，取长补短，能够进一步提高自控系统的故障诊断性能，使生产过程的高度自动化，积极推动设备故障检测诊断的理论研究和应用的不断发展。
附图说明
下面为了更清楚地说明本发明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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种智能电液执行机构故障检测及诊断方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所述的一种智能电液执行机构故障检测及诊断方法，包括以下步骤：采集智能电液执行机构处于工作状态时的现场输入信号，其中，所述现场输入信号包括压力传感器信号、位移传感器信号、温度传感器信号、液位传感器、油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、控制器信号、液控阀信号、油系统信号、油泵信号、电源信号及电机状态信号；根据预先配置的故障分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常，并在判断结果为所述现场输入信号的参数值不正常的情况下，确定故障源；根据故障源，确定故障类型及大小，并根据确定的故障类型及大小，通过判断该故障对于智能电液执行机构整体性能的影响，确定该故障对于智能电液执行机构的故障级别；根据确定的故障级别，进行对应的声光报警，并将确定的故障源及故障类型和大小以及故障级别通过网络发送至预先配置的上位机，促使操作人员根据上位机所显示的故障源信息、故障类型和大小以及故障级别对对应的故障做进一步诊断。
其中，所述故障分析策略包括传感器分析策略、给定值分析策略、控制器分析策略、液控阀分析策略、油系统分析策略、油泵分析策略和/或电源系统分析策略。
其中，根据预先配置的传感器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的各传感器信号的参数值与预先设定的传感器参数阈值进行比较；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述传感器参数阈值范围内的情况下，判断对应传感器处于有效工作状态；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述传感器参数阈值范围以外的情况下，判断对应传感器处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的传感器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常还包括：对预先采集的各传感器信号的参数值进行分析，确定各传感器信号的参数值的变化率，并将确定的各传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率进行比较；在比较结果为传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应传感器出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内。
其中，根据预先配置的给定值分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的各传感器信号的参数值与预先通过通信网络传输的得到的给定参数值进行比较；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围内的情况下，判断对应传感器处于有效工作状态；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围以外的情况下，判断对应传感器处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的控制器分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的各控制器信号的参数值与预先设定的控制器参数阈值进行比较；在比较结果为所述控制器信号的参数值在所述控制器参数阈值范围内的情况下，判断对应控制器处于有效工作状态；在比较结果为所述控制器信号的参数值在所述控制器参数阈值范围以外的情况下，判断对应控制器处于无效工作状态。
系统配置主、备控制器，主、备控制器相互之间采用PPI通讯，主控制器每秒给备控制器发送不同数据，备控制器接到主控制器发来的数据进行数据处理，再将处理好的结果返回给主控制器，主控制器将返回的数据进行比较，再根据预先配置的数据分析策略，判断结果在预先设置数据范围内，即控制器处于有效工作状态；判断结果在预先设置数据范围能外，即控制器处于无效工作状态，此时控制系统诊断出结果并向上位机报警，同时控制系统将自动启动自愈功能。
其中，根据预先配置的液控阀分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：对预先采集的各位移传感器信号的参数值进行分析，确定各位移传感器信号的参数值的变化率，并将确定的各位移传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率进行比较；在比较结果为位移传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应液控阀出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内。
当EHS智能电液控制系统接收到动作调节指令信号时，对预先采集的指令信号，主、备位移传感器信号，压力数据，跟踪时间，跟踪带宽的参数值进行分析，确定主、备位移传感器信号的参数值的变化率，并将确定的各传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率进行比较；在比较结果为主、备位移传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应的液控阀出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内，此时控制系统诊断出结果并向上位机报警，同时控制系统将自动启动自愈功能。
其中，根据预先配置的油系统分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的预先采集的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器及各位移传感器信号的参数值分别与预先设定的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器及各位移传感器参数阈值进行比较；在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器参数阈值范围内的情况下，判断油系统处于有效工作状态；在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器及位移传感器参数阈值范围以外的情况下，判断油系统处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的油泵分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器、电源信号及电机信号的参数值与预先设定的油箱温度传感器、油管温度传感器、各压力传感器、电源信号及电机参数阈值进行比较；在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机参数阈值范围内的情况下，判断油泵系统处于有效工作状态；在比较结果为所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机信号的参数值在所述油箱温度传感器、油管温度传感器、压力传感器、电源信号及电机参数阈值范围以外的情况下，判断油泵系统处于无效工作状态；
将预先采集的油箱温度传感器，油管温度传感器，以及主、备压力传感器，电机过载信号，电机电源相序信号的参数值与预先设定数据进行比较。在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围内的情况下，判断油泵系统处于有效工作状态；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围以外的情况下，判断油泵系统处于无效工作状态。
其中，根据预先配置的电源系统分析策略，对所采集的现场输入信号进行分析，判断所述现场输入信号的参数值是否正常包括：将预先采集的各电源信号的参数值与预先设定的电源参数阈值进行比较；在比较结果为所述电源信号的参数值在所述电源参数阈值范围内的情况下，判断对应电源处于有效工作状态；在比较结果为所述电源信号的参数值在所述电源参数阈值范围以外的情况下，判断对应电源处于无效工作状态。
本EHS智能电液控制系统的电源系统诊断分动力电源系统（380VAC）诊断和控制电源系统（24VDC）诊断，均设计为双电源系统。动力电源系统（380VAC）诊断将预先采集的主、备两路动力电源相序保护传感器信号，与预先设定数据进行比较分析，如主路电源出现故障，系统自动切换至备电源，以确保系统正常运行，并将诊断结果向上位机报警。
控制电源系统（24VDC）诊断将预先采集的主、备两路控制电源信号传感器信号，与预先设定数据进行比较分析，如主路电源出现故障，系统自动切换至备电源，以确保系统正常运行，并将诊断结果向上位机报警。
具体操作时，判断传感器是否失效时，将预先采集的各传感器信号的参数值与预先设定的传感器参数阈值进行比较，所述参数阈值范围为[3.6mA，20.5mA]，在比较结果为传感器信号的参数值变化率与预先设定的参数值变化率不符的情况下，判断对应传感器出现故障，其中，不符包括不相同或不在预定误差范围内。在给定值分析策略中，预先通过通信网络传输的得到的给定参数值范围为[3.6mA，20.5mA]，在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围内的情况下，判断对应传感器处于有效工作状态；在比较结果为所述传感器信号的参数值在所述给定参数值范围以外的情况下，判断对应传感器处于无效工作状态。
在实际应用中，要根据诊断对象的实际情况，包括能获取的故障信息，对诊断对象本身的了解程序等，去选择合适的诊断方法或者综合几种诊断方法，以尽可能的准确，快速的作出故障判断，降低出现的故障代价，EHS智能电液液执行机构其智能化的故障检测及诊断，能综合运用自动控制系统可靠性分析技术，故障检测技术和人工智能知识推理判断的技术去解决原来只有少数人才能拥有的故障检测诊断技术。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。