专利名称：电磁铁故障监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测装置，尤其涉及一种电脑针织横机电磁铁故障监测装置。
背景技术：
电脑针织横机是随着计算机技术、电子技术、机械加工技术的应用发展而不断发 展起来的光、机、电一体化设备，通过计算机的中央处理器(CentralProcessing Unit ；以下 简称CPU)发出各种控制指令，将控制指令转化成信号电流，以控制针织横机中电磁铁线 圈中电流的通断来完成各种动作，现有电磁铁线圈中电流的通断一般通过金属氧化物半导 体场效应管(MetalOxid Semiconductor ；以下简称M0S)来控制。在实际应用中，M0S管失 效后处于导通状态，如果没有及时发现M0S管失效，就会使被该M0S管控制的电磁铁线圈长 时间通有电流，最后会导致电磁铁发热过度而烧毁电磁铁；随着使用时间的增长，电磁铁线 圈的绝缘层会发生老化，当电磁铁线圈通有电流时，由于绝缘性能变差可能导致电流过大， 时间一长这种过大的电流就会影响控制该电磁铁的M0S管，导致M0S管失效。不论上述哪一种情况发生，若不能及时发现和处理出现故障的M0S管或者电磁 铁，M0S管和由M0S管控制的电磁铁就会相互影响，导致故障进一步严重化。而现有电脑针 织横机的内部装配有较多的电磁铁，例如，普通单机头双系统机型配有104个电磁铁，当部 分电磁铁发生故障时，很难迅速找到发生故障的电磁铁，造成较大的损失，并严重影响了工 作的效率。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电磁铁故障监测装置，以及时发现M0S管和电磁铁 故障，并迅速找到故障的M0S管和电磁铁。为实现上述目的，本实用新型提供了一种电磁铁故障监测装置，包括第一生成模块，用于根据第一电流的采样值生成第一电流，所述第一电流为所述 电磁铁的实际供电电流；第二生成模块，用于根据CPU指令所涉及的电磁铁的电流参数生成第二电流，所 述第二电流为所述电磁铁的理论供电电流；计算模块，用于根据所述第一生成模块输出的所述第一电流的幅度值与所述第二 生成模块输出的所述第二电流的幅度值生成第一差值；判断模块，用于判断所述计算模块输出的所述第一差值是否在预设中心值的波动 范围内，以及当所述第一差值超出所述预设中心值的波动范围时，用于确定所述CPU指令 所涉及的电磁铁发生故障，并输出一第一脉冲信号。由上述技术方案可知，本实用新型提供的电磁铁故障监测装置通过对CPU指令所 涉及的电磁铁的实际供电电流进行预测，并与通过CPU指令中的电流参数预测出的理论供 电电流进行比较，判断比较结果是否在预设中心值波动范围内，根据判断结果确定是否发生故障以及发生故障的范围，基于上述，本实用新型提供的电磁铁故障监测装置能够及时 发现并找到发生故障的M0S管和电磁铁，提高了工作效率。
图1为本实用新型电磁铁故障监测方法实施例一的流程图；图2为本实用新型电磁铁故障监测方法实施例二的流程图；图3为本实用新型电磁铁故障监测装置实施例一的结构示意图；图4为本实用新型电磁铁故障监测装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。图1为本实用新型电磁铁故障监测方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例 提供的电磁铁故障监测方法，包括以下步骤步骤101，对第一电流的采样值进行统计分析，生成第一电流值，其中第一电流为 电磁铁的实际供电电流；在电脑针织横机的控制系统中，CPU发出操作指令，所述操作指令通过具体电磁铁 控制针织横机的具体部件进行动作，完成CPU指示的任务，供电电源能够根据CPU的指令产 生各种幅度值的电流并且可以同时产生多路，用于给CPU指令所涉及的电磁铁线圈提供电 流，通过在供电电源端增加的采样电路对供电电源端的电流进行采样，本实施例中以16US 的采样间隔，连续对供电电源端的电流进行采样，并对采样值进行统计分析，得到供电电流 的幅度值，本实施例在采样供电电源端的供电电流时，并未考虑电磁铁所在线路是否发生 故障，因此所得到的电流的幅度值能够反映电磁铁线圈中的实际供电电流，在本实施例以 及以下各实施例中将供电电源端的实际供电电流称为第一电流，对应于电磁铁的实际供电 电流。步骤102，根据CPU指令所涉及的电磁铁的电流参数生成第二电流，其中，第二电 流为电磁铁的理论供电电流；上述CPU指令除了包含有用于指示针织横机进行具体操作的命令外，还包括有执 行此命令所需要的各种参数，因此需要首先对CPU指令进行分解并提取CPU指令中所包含 的各种参数，本实用新型实施例中CPU指令包含有每个操作命令所对应的电磁铁线圈所需 要的电流参数，每个操作具体执行的时长参数，即电磁铁线圈的导通时间等。根据CPU指令 所涉及的电磁铁的电流参数，生成针织横机执行上述操作所需的电磁铁线圈中电流的幅度 值，本实施例及以下各实施例中，根据CPU指令中包含的电磁铁的电流参数，所生成的电流 为电磁铁的理论供电电流，称为第二电流。步骤103，根据第一电流的幅度值和第二电流的幅度值生成第一差值；电脑针织横机中具有多个电磁铁，所有电磁铁所在线路之间是并联关系，由同一 供电电源进行供电。电脑针织横机的电控系统通过M0S管对电磁铁进行控制，当M0S管导通 时，供电电源给被控电磁铁线圈提供供电电流，当M0S管截止时，被控电磁铁线圈中的电流 消失。当CPU指令中只包含一个电磁铁的电流参数时，意味着供电电源只为一个电磁铁供 电，上述实际供电电流即为电磁铁线圈中的电流值，相应的步骤102中的第二电流为上述一个电磁铁的理论供电电流；当CPU指令中包含有多个电磁铁的电流参数时，意味着供电 电源需要同时为多个电磁铁供电，上述实际供电电流为多个电磁铁线圈中的电流值的和， 这是并联电路的特点，相应的步骤102中的第二电流为多个电磁铁的理论供电电流之和。基于上述，本实施例中步骤102生成第二电流具体包括两种情况当CPU指令所涉及的电磁铁为一个时，根据电磁铁的电流参数生成电磁铁的理论 供电电流，即为所述的第二电流；当CPU指令所涉及的电磁铁为多个时，根据电磁铁的电流参数生成多个电磁铁的 电流，并将多个电磁铁的电流进行加和，得到第二电流，即电磁铁的理论供电电流；具体地，第二电流的计算需要根据CUP指令而定，在实际应用中，多数情况是一个 M0S管被导通，供电电源给被控电磁铁线圈提供供电电流，多个M0S管被导通，使多个被控 电磁铁线圈通有电流的CPU指令并不多，而使大量电磁铁线圈同时通有电流的情况更少。步骤104，当第一差值超出预设中心值的波动范围时，则确定CPU指令所涉及的电 磁铁发生故障。将第一差值与预设中心值进行比较，判断第一差值是否在预设中心值的波动范围 内，当第一差值超出预设中心值的波动范围时，说明实际供电电流和理论供电电流的误差 比较大，则可以确定CPU指令所涉及的电磁铁发生故障，或者是电磁铁被烧毁或者是M0S管 失效，从而将故障范围锁定在上述CPU指令所涉及的电磁铁，将大大缩小故障范围，并且当 CPU指令只涉及一个电磁铁时，将可以准确定位到故障点。本实用新型实施例提供的电磁铁故障监测方法通过对CPU指令所涉及的电磁铁 的实际供电电流进行预测，并与通过CPU指令中的电流参数预测出的理论供电电流值进行 比较，判断比较结果是否在预设中心值波动范围内，根据判断结果确定是否发生故障以及 发生故障的范围，由于CPU指令同时涉及的电磁铁的个数通常不会很多，因此可以大大缩 小故障范围，甚至可以将故障范围精确到点，因此，本实用新型提供的电磁铁故障监测方法 能够及时发现故障，并找到发生故障的M0S管和电磁铁，避免故障恶化，同时提高了工作效 率。图2为本实用新型电磁铁故障监测方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例 提供的电磁铁故障监测方法在实施例一的基础上增加了判定故障范围后的故障排除过程， 为使本实施例更加接近工程实际，本实施例中用电源供电电流代替第一电流，理论导通电 流代替第二电流，具体包括以下步骤 步骤201，对电源供电电流进行采样，对采样值进行统计分析，生成电源供电电 流；步骤202，接收、存储并解析CPU指令，提取CPU指令中的参数，根据所提取的电磁 铁的电流参数生成电磁铁线圈所需的理论导通电流；步骤203，根据电源供电电流的大小和电磁铁所需理论导通电流的大小生成第一
差值；步骤204，根据第一差值和预设中心值，判断故障范围；在本实施例中，一控制器控制采样电路以16us的采样周期对供电电源端的总电 流进行持续采样，无论供电电源是否提供供电电流；然后，对电源供电电流的采样值进行统 计分析，重新生成电源供电电流数据；同时，控制器接收、存储并解析CPU指令，提取CPU指令中的参数，CPU指令通过此控制器控制M0S管导通，使供电电源给CPU指令所涉及的电磁 铁通电，执行CPU指令；该控制器根据提取的参数，估测出CPU指令所涉及的电磁铁所需的 理论导通电流；当CPU指令涉及一个电磁铁时，该电磁铁的电流即为理论导通电流，将电源 供电电流与该理论导通电流做差取绝对值，得出第一差值；若CPU指令涉及多个电磁铁时， 需先将多个电磁铁的电流进行加和得出理论导通电流，而电源供电电流是CPU指令所涉及 的所有电磁铁线路上的电流之和，将理论导通电流与电源供电电流做差取绝对值，得出第 一差值；然后，将第一差值与预设中心值进行比较，判断第一差值是否在预设中心值的波动 范围内，如果第一差值在预设中心值的波动范围内，说明电磁铁未发生故障，系统可以安全 工作；如果第一差值超出预设中心值的波动范围，说明CPU指令所涉及的电磁铁发生故障， 应该及时处理以免故障扩大化。本实施例中，预设中心值和电磁铁的型号、品牌、电磁铁的 体积以及CPU发出的具体指令有关，其中主要与CPU指令中的操作时长有关，此中心值是根 据上述因素预先设定好并存储在控制器上的。在上述技术方案的基础上，电磁铁故障范围已经被锁定在上一条CPU指令所涉及 到的电磁铁范围内，由于本实施例中的采样周期为16us，而电磁铁是慢速执行机构，CPU不 需要很密集的发送指令，在本实施例中一条CPU指令的执行时间为1ms，因此在CPU指令过 来之前有足够的时间完成对上一条CPU指令所涉及的电磁铁的监测工作，可以大大缩小查 找故障的范围，且当CPU指令涉及一个电磁铁时，甚至可以将故障精确到点，本实施例给出 的采样周期和CPU指令的执行时间是一种较佳实施例，并不限于此。在上述技术方案的基础上，本实施例还包括步骤205，确定故障范围后，向CPU发出告警信号，同时向控制供电电源的控制开 关发出关断信号；步骤206，CPU根据告警信号，测试故障范围内的电磁铁，进行故障排除。在发出告警信号和关断信号后，供电电源将被关断，针织横机将停止工作，此时 CPU根据告警信号中的相关参数，提取上一条CPU指令，并解析该CPU指令，找到可能发生故 障的电磁铁，即该CPU指令所涉及的电磁铁，然后，由工作人员通过控制平台向测试装置发 出携带有测试参数的测试指令，由测试装置向故障范围内的电磁铁逐个发送测试信号，单 独测试每个电磁铁，快速找到故障电磁铁，以便后续进行更换。其中，单独测试每个电磁铁 的方法可以是，测试装置控制供电电源给要测试的电磁铁供电，根据电源供电电流和理论 导通电流进行判断。上述告警信号中的相关参数可以是表示CPU指令的任何标识信号，本 实施例中并不对此进行限制。现有针织横机内部装配有较多的电磁铁，有的电磁铁甚至有两个线圈，而只要一 个线圈出现故障，整台机器将不能正常工作，如果不能及时发现和排除故障，将会极大的影 响工作效率；同时，由于失效M0S管和故障电磁铁之间会相互影响，如果不能及时排除故 障，会导致故障进一步恶化，从而导致电磁铁和驱动板件都要更换，对于更换驱动板件所需 的成本，所述领域的技术人员并不陌生，而当更换大量故障电磁铁时，其费用也不低，并且 更换电磁铁时操作不便；再者，故障恶化会导致更换驱动板件，而更换驱动板件后还需要花 费大量的时间和精力重新调试机器参数，本实施例提供的方法，通过对电磁铁的实时监测 能够在第一时间发现故障，切断供电电源做到整体隔离，避免了故障恶化，及时查找故障电 磁铁，并进行更换，排除故障，在提高工作效率的同时降低了故障恶化导致的后期花费和代价。基于上述，本实用新型实施例提供的电磁铁故障监测方法，通过对CPU指令所涉 及的电磁铁的实际供电电流进行预测，并与通过CPU指令中的电流参数预测出的理论电流 值进行比较，判断比较结果是否在预设中心值波动范围内，根据判断结果确定是否发生故 障以及发生故障的范围，通过测试指令可以尽快找到故障电磁铁，进行故障的排除，因此， 本实用新型提供的电磁铁故障监测方法能够及时发现故障，通过切断供电电源进行整体隔 离，及时避免了故障恶化，并对故障电磁铁进行及时更换，排除发生故障的M0S管和电磁 铁，提高了工作效率。图3为本实用新型电磁铁故障监测装置实施例一的结构示意图，如图3所示，本实 施例提供的装置包括第一生成模块31、第二生成模块32、计算模块33和判断模块34。第一生成模块31，用于根据第一电流的采样值生成第一电流，其中，第一电流为电 磁铁的实际供电电流，同上述实施例；第一生成模块31接收位于供电电源端的一采样模块 所采样到的电源供电电流采样值，对该采样值进行统计分析，生成第一电流，并得到第一电 流的幅度值。第二生成模块32，用于根据CPU指令所涉及的电磁铁的电流参数生成第二电流， 其中，第二电流为电磁铁的理论供电电流，同上述实施例；第二生成模块32接收CPU指令， 并存储和解析CPU指令，提取CPU指令中包含的电磁铁的电流参数，并据此生成第二电流， 得到第二电流的幅度值。计算模块33，用于根据第一生成模块31输出的第一电流的幅度值与第二生成模 块32输出的第二电流的幅度值生成第一差值；判断模块34，用于判断计算模块33输出的第一差值是否在预设中心值的波动范 围内，以及当第一差值超出预设中心值的波动范围时，用于确定CPU指令所涉及的电磁铁 发生故障，并输出一第一脉冲信号。根据CPU指令所涉及的电磁铁的个数为一个还是多个，第二生成模块32具体的包 括第一生成单元321，当所述CPU指令所涉及的电磁铁为一个时，用于根据电磁铁的 电流参数生成电磁铁的电流，即所述第二电流；第二生成单元322，当所述CPU指令所涉及的电磁铁为多个时，用于根据多个电磁 铁的电流参数生成多个电磁铁的电流，并将多个电流进行加和，生成所述第二电流。随着集成电路和可编程逻辑电路的发展，本实施例提供的各个模块可以集成到 可编程逻辑电路上，例如现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array;以下简称 FPGA)或者复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device ；以下简称CPLD) 上，但并不限于此。需要指出的是，本实施例提供的电磁铁故障监测装置是与上述方法相对应的装 置，其可以采用上述方法的具体实现过程来实现对应的装置的技术方案，因此，此处仅进行 了简单描述，不再详细论述。本实施例提供的电磁铁故障监测装置，通过第一生成模块生成电磁铁的实际供电 电流，第二生成模块预测理论电流值，以及通过判断模块对计算模块输出出的实际供电电 流与理论电流的差值与预设中心值进行比较，根据判断结果确定是否发生故障，以及发生
7故障的范围，因此，本实施例提供的电磁铁故障监测装置能够及时发现故障，并找到发生故 障的M0S管和电磁铁，避免故障恶化，同时提高了工作效率。在上述技术方案的基础上，本实施例提供的电磁铁故障监测装置，还可以包括发 现故障后用于进行故障处理的模块。图4本实用新型电磁铁故障监测装置实施例二的结 构示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的电磁铁故障监测装置还包 括告警模块41，用于根据判断模块34输出的第一脉冲信号，向CPU发出告警信号，其 中，告警信号中携带有表示CPU指令的标识信号；开关控制模块42，用于根据判断模块34输出的第一脉冲信号，向控制供电电源的 控制开关发出关断信号，用于在发现故障时及时切断电源防止故障进一步扩大化；以及测试模块43，用于根据第二生成模块32的接收单元接收到的收到告警信号后的 CPU发出的检测指令，向CPU指令所涉及的电磁铁发测试信号，对电磁铁进行单独测试，以 排除故障。根据CPU指令所涉及的电磁铁的个数，测试过程具体的为，当CPU指令所涉及的 电磁铁为一个时，CPU发一条测试指令，测试模块43执行一次测试操作即可；当所述CPU指 令所涉及的电磁铁为多个时，CPU发多条指令，且每次发完指令后测试模块43执行一次相 应的测试操作，或者CPU —次发送所有的测试指令，测试模块43存储CPU所发的指令，逐条 执行逐个测试电磁铁。本实施例中，第二生成模块32具体还包括接收单元、存储单元以及分解单元。本实施例中的第一生成模块31、第二生成模块32、计算模块33、判断模块34、告警 模块41、开关控制模块42以及测试模块43可以集成在FPGA或者CPLD上，但并不限于此， 且此FPGA或者CPLD电路的供电电源以及CPU的供电电源与电磁铁的供电电源不同，因此 在关断电磁铁的供电电源时，上述电路仍能对电路执行测试工作。需要指出的是，本实施例提供的电磁铁故障监测装置是与上述方法相对应的装 置，其可以采用上述方法的具体实现过程来实现对应的装置的技术方案，因此，此处仅进行 了简单描述，不再详细论述。本实施例提供的电磁铁故障监测装置，通过第一生成模块对CPU指令所涉及的电 磁铁的实际供电电流进行预测，并与第二生成模块预测出的理论电流值进行比较，通过判 断模块根据比较结果与预设中心值判断是否发生故障以及发生故障的范围，通过测试模块 对故障范围内的电磁铁进行逐一的测试，可以尽快找到故障电磁铁，进行故障的排除，因 此，本实用新型提供的电磁铁故障监测装置能够及时发现故障，并通过开关控制模块切断 供电电源进行整体隔离，避免故障恶化，同时对故障电磁铁进行及时更换，排除发生故障的 M0S管和电磁铁，提高了工作效率。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限 制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理 解其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替 换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
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权利要求一种电磁铁故障监测装置，其特征在于，包括第一生成模块，用于根据第一电流的采样值生成第一电流，所述第一电流为所述电磁铁的实际供电电流；第二生成模块，用于根据CPU指令所涉及的电磁铁的电流参数生成第二电流，所述第二电流为所述电磁铁的理论供电电流；计算模块，用于根据所述第一生成模块输出的所述第一电流的幅度值与所述第二生成模块输出的所述第二电流的幅度值生成第一差值；判断模块，用于判断所述计算模块输出的所述第一差值是否在预设中心值的波动范围内，以及当所述第一差值超出所述预设中心值的波动范围时，用于确定所述CPU指令所涉及的电磁铁发生故障，并输出一第一脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的电磁铁故障监测装置，其特征在于，还包括告警模块，用于根据所述判断模块输出的所述第一脉冲信号，向所述CPU发出告警信号；开关控制模块，用于根据所述判断模块输出的所述第一脉冲信号，向控制供电电源的 一控制开关发出关断信号。
3.根据权利要求1所述的电磁铁故障监测装置，其特征在于，所述第二生成模块包括 第一生成单元，当所述CPU指令所涉及的电磁铁为一个时，用于根据所述电磁铁的电流参数生成所述第二电流；第二生成单元，当所述CPU指令所涉及的电磁铁为多个时，用于根据多个所述电磁铁 的电流参数生成多个所述电磁铁的电流，并将多个所述电流进行加和，生成所述第二电流。
4.根据权利要求1所述的电磁铁故障监测装置，其特征在于，其中，所述第一生成模 块、所述第二生成模块、所述计算模块、以及所述判断模块集成在可编程逻辑器件上。
5.根据权利要求2所述的电磁铁故障监测装置，其特征在于，还包括一测试模块，用于根据收到所述告警信号后的所述CPU发出的检测指令，向所述CPU指 令所涉及的电磁铁发测试信号，对所述电磁铁进行单独测试，以排除故障。
6.根据权利要求5所述的电磁铁故障监测装置，其特征在于，其中，所述第一生成模 块、所述第二生成模块、所述计算模块、所述判断模块、所述告警模块、所述开关控制模块以 及所述测试模块集成在可编程逻辑器件上。
专利摘要本实用新型涉及一种电磁铁故障监测装置，该装置包括第一生成模块，用于根据第一电流的采样值生成第一电流，所述第一电流为所述电磁铁的实际供电电流；第二生成模块，用于根据CPU指令所涉及的电磁铁的电流参数生成第二电流，所述第二电流为所述电磁铁的理论供电电流；计算模块，用于根据所述第一生成模块输出的所述第一电流的幅度值与所述第二生成模块输出的所述第二电流的幅度值生成第一差值；判断模块，用于判断所述第一差值是否在预设中心值的波动范围内。本实用新型提供的电磁铁故障监测装置能够及时发现故障并迅速找到故障的MOS管和电磁铁。
文档编号H02H3/08GK201583585SQ200920246629
公开日2010年9月15日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者罗任飞 申请人:北京兴大豪科技开发有限公司