連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法
【專利摘要】連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法，在各個電液伺服裝置分別連接設置有一信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，該信號采集監(jiān)測系統(tǒng)對電液伺服裝置的各項數(shù)據(jù)進行采集，信號采集監(jiān)測系統(tǒng)均與工業(yè)以太網(wǎng)連接，且工業(yè)以太網(wǎng)連接設置有數(shù)據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，信號采集監(jiān)測系統(tǒng)將獲得的信號數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，再送入后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)。本發(fā)明可同時高速采集監(jiān)測多個電液伺服系統(tǒng)的信號狀態(tài)，并能提供長期數(shù)據(jù)記錄存儲、趨勢分析和自動報警診斷功能，提高了數(shù)據(jù)采集速度和存取效率，提高了對連鑄高速電液伺服系統(tǒng)故障診斷的有效性和快速性，降低了故障漏報機率，減少了設備故障停機時間。
【專利說明】
連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及設備狀態(tài)信號的監(jiān)控技術，尤其設及一種應用于煉鋼連鑄產(chǎn)線電液伺 服系統(tǒng)的高速信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在各家鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的煉鋼連鑄產(chǎn)線中，一些響應速度要求高、控制過程復 雜的控制對象往往采用高速電液伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制，如連鑄結(jié)晶器液壓振動、W 及連鑄結(jié)晶器鋼水液位控制等。而運些高速復雜的控制過程通常對控制精度要求很高，一 旦電液伺服系統(tǒng)性能或狀態(tài)發(fā)生劣化，就容易導致精度超標或失控，造成連鑄生產(chǎn)中斷或 產(chǎn)生鋼巧質(zhì)量缺陷。
[0003] 而由于連鑄工藝過程為不可逆過程，生產(chǎn)中斷后的故障現(xiàn)場難W再現(xiàn)和保留，控 制系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲和分析診斷能力又較弱，因此，現(xiàn)有技術下應用較廣的做法是在自 動化生產(chǎn)線上采用一種簡稱為歷I (Human Machine Inte計ace)的監(jiān)控系統(tǒng)，即人機界面監(jiān) 控系統(tǒng)，來對現(xiàn)場各種設備狀態(tài)和生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和記錄，如SIEMENS公司開發(fā)的WINCC 系統(tǒng)，Wonderware公司開發(fā)的Intouch系統(tǒng)等。
[0004] 然而，經(jīng)過長時間的現(xiàn)場實際操作和應用反饋，運種歷I監(jiān)控系統(tǒng)的信號采樣周 期受到很大限制，采樣周期一般只能達到250ms，只能滿足中低速控制對象的監(jiān)控要求。而 對于連鑄結(jié)晶器高頻液壓振動、結(jié)晶器鋼水液位控制運類需要高速調(diào)節(jié)的對象來說，現(xiàn)有 的歷I監(jiān)控系統(tǒng)的信號采樣周期難W滿足狀態(tài)分析所需的分辨率要求，采集的信號量細節(jié) 丟失嚴重，導致數(shù)據(jù)測量分析不準、瞬態(tài)故障漏報率較高。另外，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)對連鑄高 速電液伺服系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測能力不足，無法反映連鑄電液伺服系統(tǒng)的一些性能狀態(tài)變化， 難W對一些早期的、隱藏的異常和狀態(tài)劣化進行識別和報警，使系統(tǒng)的分析診斷效果比較 差，一旦電液伺服系統(tǒng)發(fā)生故障，其故障處理恢復時間較長，故障造成的損失比較大。
[0005] 雖然，在國外已開發(fā)出了面向高速性能要求的信號采集系統(tǒng)，如德國IBA公司的 PDA系統(tǒng)，但運類系統(tǒng)售價昂貴、資源開銷大，并且系統(tǒng)兼容性不強，底層數(shù)據(jù)接口不開放， 難W有效地用于連鑄高速電液伺服系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障分析診斷。
[0006] 申請?zhí)枮镃N201220372524.X的中國專利公開了"一種西口子PLC控制系統(tǒng)的裝封 箱設備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)"，該實用新型提出了一種用現(xiàn)場操作終端、I/O服務器、監(jiān)控服務器等 構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0007] 該專利對硬件要求極高，且未描述實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集記錄的方法。
[0008] 申請?zhí)枮镃N201120257116. 5的中國專利公開了"一種PLC數(shù)據(jù)記錄模塊"，該實用 新型提出了一種用微控制器、RS232驅(qū)動電路、擴展總線接口和電源組成的數(shù)據(jù)記錄模塊。
[0009] 該專利只能進行一對一的數(shù)據(jù)采集，難W實現(xiàn)長時間大量數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)共享和 數(shù)據(jù)的分析處理不便；
[0010] 申請?zhí)枮?00910103626. 4的中國專利公開了 "一種工業(yè)過程數(shù)據(jù)高速采集的方 法及系統(tǒng)"，該發(fā)明提出了用現(xiàn)有網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)采集服務器和控制器建立采集系統(tǒng)。
[0011] 該專利雖然提出了該系統(tǒng)的基本使用步驟，但對于如何達到毫秒級的高速數(shù)據(jù)采 集，如何實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)存取的方法，缺乏具體描述。
[0012] 綜上所述，現(xiàn)有技術下的信號采集監(jiān)測方法或難W對高速調(diào)節(jié)的對象進行有效的 信號監(jiān)測，導致數(shù)據(jù)測量分析不準、瞬態(tài)故障漏報率較高，或由于狀態(tài)監(jiān)測能力不足而導致 無法反映連鑄電液伺服系統(tǒng)的一些性能狀態(tài)變化，難W對一些早期的、隱藏的異常和狀態(tài) 劣化進行識別和報警，使系統(tǒng)的分析診斷效果比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為了解決現(xiàn)有技術下存在的對連鑄產(chǎn)線電液伺服系統(tǒng)的高速信號難W準確采集、 監(jiān)測、分析、診斷的問題，本發(fā)明提供了連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān) 測方法，能有效地解決現(xiàn)有技術下的監(jiān)控系統(tǒng)信號采樣周期長、故障漏報率高，狀態(tài)監(jiān)測能 力不足的問題，本發(fā)明的具體如下所述：
[0014] 連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，包括各個電液伺服裝置組成的連鑄電液伺 服系統(tǒng)和工業(yè)W太網(wǎng)，其中，電液伺服裝置由伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)和電液伺服控制系統(tǒng) 組成，其特征在于：
[0015] 所述的各個電液伺服裝置均分別連接設置有一信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，該信號采集監(jiān) 測系統(tǒng)對電液伺服裝置的油缸有桿腔、油缸無桿腔、伺服閥閥忍和伺服閥電流/電壓信號 進行監(jiān)測、采樣、存儲和數(shù)據(jù)通訊；
[0016] 所述的各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)均與工業(yè)W太網(wǎng)連接，且工業(yè)W太網(wǎng)連接設置有數(shù) 據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，信號采集監(jiān)測系統(tǒng)將獲得的信號數(shù)據(jù)通過工業(yè)W太網(wǎng)傳輸至 數(shù)據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，再送入后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號采 集監(jiān)測系統(tǒng)包括順序信號連接的檢測模塊，信號高速采樣模塊，數(shù)據(jù)緩存模塊和通訊處理 模塊，其中檢測模塊與伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)信號連接，將伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)的各 項檢測電信號送入后續(xù)連接的信號高速采樣模塊，信號高速采樣模塊與電液伺服控制系統(tǒng) 信號連接，將檢測模塊送來的檢測電信號和電液伺服控制系統(tǒng)送來的信號進行模擬量/數(shù) 字量轉(zhuǎn)換和高速定周期采樣，并轉(zhuǎn)換成可W用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)送入后續(xù)的數(shù)據(jù)緩存模 塊，該數(shù)據(jù)緩存模塊將信號高速采樣模塊采樣到的各數(shù)據(jù)量集中封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù) 據(jù)包保存在預定的緩存空間，通訊處理模塊將數(shù)據(jù)緩存模塊連接到工業(yè)W太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)緩 存模塊與數(shù)據(jù)采集模塊進行數(shù)據(jù)通訊。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的檢測模 塊包括油缸位移檢測器、油缸有桿腔壓力檢測器、油缸無桿腔壓力檢測器、伺服閥閥忍位移 檢測器和伺服閥電流/電壓信號檢測器，運些檢測器分別對伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)的各 個部件進行檢測，其具體為，油缸位移檢測器檢測油缸活塞桿的行程位移變化，油缸有桿腔 壓力檢測器檢測油缸有桿腔的油壓，油缸無桿腔壓力檢測器檢測油缸無桿腔的油壓，伺服 閥閥忍位移檢測器用于檢測伺服閥閥忍位移的變化，而伺服閥電流/電壓信號檢測器則檢 測電液伺服控制系統(tǒng)送到伺服閥上的電流或電壓信號。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采 集模塊包括采集存儲子模塊和時間修正子模塊，其中，采集存儲子模塊通過工業(yè)W太網(wǎng)的 通訊接口批量采集各數(shù)據(jù)緩存模塊的緩存空間的數(shù)據(jù)，并將采集來的數(shù)據(jù)w數(shù)據(jù)文件形式 保存在存儲介質(zhì)中，而時間修正子模塊則用于對數(shù)據(jù)采集時間進行修正，消除各數(shù)據(jù)緩存 模塊之間的數(shù)據(jù)采集時間誤差。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的診斷監(jiān) 視模塊對數(shù)據(jù)采集模塊中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān) 視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進行異常處置，同時向后續(xù) 的電液伺服控制系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。
[0021] 一種基于上述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號 采集監(jiān)測方法，其具體步驟如下所述：
[0022] 1)將信號采集監(jiān)測系統(tǒng)的檢測模塊連接到現(xiàn)有的各個電液伺服裝置的伺服閥、油 缸等執(zhí)行機構(gòu)上，分別檢測油缸活塞桿的實際行程位移變化、油缸有桿腔的油壓變化、油缸 無桿腔的油壓變化、伺服閥閥忍位移的變化和伺服閥的電流或電壓給定信號；
[0023] 2)檢測模塊所檢測到的信號和電液伺服控制系統(tǒng)的控制信號一同送入信號高速 采樣模塊，由信號高速采樣模塊根據(jù)設定的采樣周期，采用高速定時中斷方式進行信號的 同步采樣，即，高速定周期采樣，并把各信號量通過進行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成可W 用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)；
[0024] 3)數(shù)據(jù)緩存模塊在步驟2)中設定的每個采樣周期內(nèi)，將采樣到的各數(shù)據(jù)量集中 封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的數(shù)據(jù)緩存空間；
[00巧]4)通訊處理模塊把數(shù)據(jù)緩存模塊連接到工業(yè)W太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)緩存模塊與數(shù)據(jù)采集 模塊進行數(shù)據(jù)通訊，該數(shù)據(jù)通訊是通過在各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩存模塊和數(shù)據(jù)采 集模塊之間建立數(shù)據(jù)采集通道的方式來進行。
[0026] 5)數(shù)據(jù)采集模塊批量采集各個數(shù)據(jù)緩存模塊緩存空間的數(shù)據(jù)，并把采集來的數(shù) 據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮和采集時間修正，W數(shù)據(jù)文件的形式保存在存儲介質(zhì)中；
[0027] 6)步驟5)中對采集來的數(shù)據(jù)進行采集時間修正過程由數(shù)據(jù)采集模塊的時間修 正子模塊完成，其具體為，每次當采集存儲子模塊執(zhí)行批量采集數(shù)據(jù)塊任務時，時間修正子 模塊自動計算一次該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間和數(shù)據(jù)采集模塊當前系統(tǒng)時間之間的時間差 AT，每隔一定的修正周期，用當前的時間差ΔΤ去更新對應采集通道的時間修正量，而每 次在數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件時，自動根據(jù)時間修正量對寫入數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊采集時間進行 修正，其中，修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間=數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間-時間修正量，而修正 后的數(shù)據(jù)塊采集開始時間=修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間-數(shù)據(jù)塊采集的數(shù)據(jù)包組數(shù)*數(shù) 據(jù)采樣周期；
[0028] 7)診斷監(jiān)視模塊對數(shù)據(jù)采集模塊中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當診斷 出數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進行異 常處置，同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步驟3) 中的數(shù)據(jù)緩存空間由兩個結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)塊組成，每個數(shù)據(jù)塊包括頭部和實體兩個部分， 其中，數(shù)據(jù)塊頭部中的定時中斷周期、信號采樣周期、數(shù)據(jù)包組數(shù)、每組字數(shù)是預設定量，數(shù) 據(jù)塊的當前數(shù)據(jù)采樣時間、當前組號和存滿標志是狀態(tài)量，而數(shù)據(jù)塊的實體由數(shù)據(jù)包構(gòu)成， 數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組數(shù)據(jù)字數(shù)同數(shù)據(jù)塊頭部的設定量保持一致。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步驟3) 中的數(shù)據(jù)緩存模塊的數(shù)據(jù)緩存的過程如下：
[0031] 1)預先設定好信號采樣周期，定時中斷周期，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組字數(shù)，其中信號 采樣周期應不小于定時中斷周期，并且是定時中斷周期的整數(shù)倍.
[0032] 2)在每個采樣周期內(nèi)，數(shù)據(jù)緩存模塊把采樣到的各數(shù)據(jù)，按順序連續(xù)裝入一個數(shù) 據(jù)包；
[0033] 3)在每個采樣周期內(nèi)，把封裝好的數(shù)據(jù)包交替存入兩個數(shù)據(jù)塊中；
[0034] 4)當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存入第二個數(shù)據(jù)塊；當?shù)诙€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存 入第一個數(shù)據(jù)塊，如此循環(huán)不斷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步驟5) 中的數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)的批量采集和存儲由采集存儲子模塊完成，采集存儲子模塊在采 集通道上連續(xù)監(jiān)測各數(shù)據(jù)緩存模塊的兩個數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)，當任何一個數(shù)據(jù)塊發(fā)出存滿信號 時，把該數(shù)據(jù)塊批量采集到數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)文件中，而數(shù)據(jù)文件由文件頭、各采集通道 定義、各采集通道的數(shù)據(jù)標簽定義、采集的各組數(shù)據(jù)塊、各采集通道的數(shù)據(jù)塊索引組成，數(shù) 據(jù)文件經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，保存在存儲介質(zhì)上，而采集存儲子模塊在把數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件前， 為數(shù)據(jù)文件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的存儲空間；
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)文 件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的存儲空間，該預分配存儲空間的過程具體為，先 根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期、采樣周期、采集數(shù)據(jù)量，自動確定數(shù)據(jù)文件占用存儲空間的 最大長度，該最大長度=文件頭長度+所有采集通道長度+所有數(shù)據(jù)標簽長度+存盤周期 內(nèi)數(shù)據(jù)塊總長度+存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊索引總長度，然后根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期，自 動在存儲介質(zhì)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，最后在數(shù)據(jù)寫入文件前，根據(jù)數(shù)據(jù)文件占用存儲空間的最 大長度，預先將文件讀寫指針移至文件末尾，并自動執(zhí)行一次文件的關閉和打開操作，為數(shù) 據(jù)文件在存儲介質(zhì)上預先分配連續(xù)的存儲空間。
[0037] 使用本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法獲得了 如下有益效果：
[0038] 1)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法可同時高 速采集監(jiān)測多個電液伺服系統(tǒng)的信號狀態(tài)，并能提供長期數(shù)據(jù)記錄存儲、趨勢分析和自動 報警診斷功能；
[0039] 2)本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法消除了常 規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采樣周期和監(jiān)測診斷能力上的限制和不足，大大提高了數(shù)據(jù)采集速度和 存取效率，從而顯著提高了對連鑄高速電液伺服系統(tǒng)故障診斷的有效性和快速性，降低了 故障漏報機率，減少了設備故障停機時間。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法的流程圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)緩存模塊的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)圖；
[0043] 圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)緩存模塊的數(shù)據(jù)緩存控制流程圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)圖；
[0045] 圖6是本發(fā)明的數(shù)據(jù)文件的存儲空間預分配控制流程圖；
[0046] 圖7是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集時間的修正控制流程圖。
[0047] 圖中：1-電液伺服裝置，la-伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)，化-電液伺服控制系統(tǒng)， 2-工業(yè)W太網(wǎng)，3-數(shù)據(jù)采集模塊，4-診斷監(jiān)視模塊，5-A-信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，A1-檢測模塊， A2-信號高速采樣模塊，A3-數(shù)據(jù)緩存模塊，A4-通訊處理模塊。
【具體實施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采 集監(jiān)測方法做進一步的描述。
[0049] 如圖1所示，連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，包括各個電液伺服裝置1組成 的連鑄電液伺服系統(tǒng)和工業(yè)W太網(wǎng)2,其中，電液伺服裝置由伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)la和 電液伺服控制系統(tǒng)化組成。
[0050] 各個電液伺服裝置1均分別連接設置有一信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A，該信號采集監(jiān)測 系統(tǒng)對電液伺服裝置1的油缸有桿腔、油缸無桿腔、伺服閥閥忍和伺服閥電流/電壓信號進 行監(jiān)測、采樣、存儲和數(shù)據(jù)通訊；
[0051] 各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A均與工業(yè)W太網(wǎng)2連接，且工業(yè)W太網(wǎng)連接設置有數(shù)據(jù) 采集模塊3和診斷監(jiān)視模塊4,信號采集監(jiān)測系統(tǒng)將獲得的信號數(shù)據(jù)通過工業(yè)W太網(wǎng)傳輸 至數(shù)據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，再送入后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)5。
[0052] 信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A包括順序信號連接的檢測模塊A1，信號高速采樣模塊A2,數(shù) 據(jù)緩存模塊A3和通訊處理模塊A4,其中檢測模塊與伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)la信號連接， 將伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)的各項檢測電信號送入后續(xù)連接的信號高速采樣模塊，信號高 速采樣模塊與電液伺服控制系統(tǒng)化信號連接，將檢測模塊送來的檢測電信號和電液伺服 控制系統(tǒng)送來的信號進行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換和高速定周期采樣，并轉(zhuǎn)換成可W用數(shù)字量 表示的數(shù)據(jù)送入后續(xù)的數(shù)據(jù)緩存模塊，該數(shù)據(jù)緩存模塊將信號高速采樣模塊采樣到的各數(shù) 據(jù)量集中封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的緩存空間，通訊處理模塊將數(shù)據(jù)緩存 模塊連接到工業(yè)W太網(wǎng)2,將數(shù)據(jù)緩存模塊與數(shù)據(jù)采集模塊3進行數(shù)據(jù)通訊。
[0053] 檢測模塊A1包括油缸位移檢測器、油缸有桿腔壓力檢測器、油缸無桿腔壓力檢測 器、伺服閥閥忍位移檢測器和伺服閥電流/電壓信號檢測器，運些檢測器分別對伺服閥、 油缸等執(zhí)行機構(gòu)la的各個部件進行檢測，其具體為，油缸位移檢測器檢測油缸活塞桿的行 程位移變化，油缸有桿腔壓力檢測器檢測油缸有桿腔的油壓，油缸無桿腔壓力檢測器檢測 油缸無桿腔的油壓，伺服閥閥忍位移檢測器用于檢測伺服閥閥忍位移的變化，而伺服閥電 流/電壓信號檢測器則檢測電液伺服控制系統(tǒng)lb送到伺服閥上的電流或電壓信號。
[0054] 數(shù)據(jù)采集模塊3包括采集存儲子模塊和時間修正子模塊，其中，采集存儲子模塊 通過工業(yè)W太網(wǎng)2的通訊接口批量采集各數(shù)據(jù)緩存模塊A3的緩存空間的數(shù)據(jù)，并將采集來 的數(shù)據(jù)W數(shù)據(jù)文件形式保存在存儲介質(zhì)中，而時間修正子模塊則用于對數(shù)據(jù)采集時間進行 修正，消除各數(shù)據(jù)緩存模塊之間的數(shù)據(jù)采集時間誤差。
[0055] 診斷監(jiān)視模塊4對數(shù)據(jù)采集模塊3中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當發(fā) 現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進行異 常處置，同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)5發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。
[0056] 基于的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測 方法，參考圖1和圖2所示，其具體步驟如下所述：
[0057] 1)將信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A的檢測模塊A1連接到現(xiàn)有的各個電液伺服裝置1的 伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)la上，分別檢測油缸活塞桿的實際行程位移變化、油缸有桿腔的 油壓變化、油缸無桿腔的油壓變化、伺服閥閥忍位移的變化和伺服閥的電流或電壓給定信 號；
[005引 2)檢測模塊A1所檢測到的信號和電液伺服控制系統(tǒng)化的控制信號一同送入信號 高速采樣模塊A2,由信號高速采樣模塊根據(jù)設定的采樣周期，采用高速定時中斷方式進行 信號的同步采樣，即，高速定周期采樣，并把各信號量通過進行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換 成可W用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)；
[0059] 3)數(shù)據(jù)緩存模塊A3在步驟2)中設定的每個采樣周期內(nèi)，將采樣到的各數(shù)據(jù)量集 中封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的數(shù)據(jù)緩存空間；
[0060] 4)通訊處理模塊A4把數(shù)據(jù)緩存模塊A3連接到工業(yè)W太網(wǎng)2,將數(shù)據(jù)緩存模塊與 數(shù)據(jù)采集模塊3進行數(shù)據(jù)通訊，該數(shù)據(jù)通訊是通過在各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A的數(shù)據(jù)緩存 模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間建立數(shù)據(jù)采集通道的方式來進行，其中，各數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu) 見如下表1:
[0061]
[0062]
[0063] 表1各數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu)
[0064] 5)數(shù)據(jù)采集模塊3批量采集各個數(shù)據(jù)緩存模塊A3緩存空間的數(shù)據(jù)，并把采集來的 數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮和采集時間修正，W數(shù)據(jù)文件的形式保存在存儲介質(zhì)中； W65] 6)步驟W中對采集來的數(shù)據(jù)進行采集時間修正過程由數(shù)據(jù)采集模塊3的時間修 正子模塊完成，參考圖7所示，其具體為，每次當采集存儲子模塊執(zhí)行批量采集數(shù)據(jù)塊任務 時，時間修正子模塊自動計算一次該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間和數(shù)據(jù)采集模塊當前系統(tǒng)時間 之間的時間差AT，每隔一定的修正周期，用當前的時間差ΔΤ去更新對應采集通道的時間 修正量，而每次在數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件時，自動根據(jù)時間修正量對寫入數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊 采集時間進行修正，其中，修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間=數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間-時間 修正量，而修正后的數(shù)據(jù)塊采集開始時間=修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間-數(shù)據(jù)塊采集的 數(shù)據(jù)包組數(shù)*數(shù)據(jù)采樣周期；
[0066] 7)診斷監(jiān)視模塊4對數(shù)據(jù)采集模塊3中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當 診斷出數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進 行異常處置，同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)5發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。
[0067] 如圖3所示，上述的步驟如中的數(shù)據(jù)緩存空間由兩個結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)塊組成，每 個數(shù)據(jù)塊包括頭部和實體兩個部分，其中數(shù)據(jù)塊頭部的結(jié)構(gòu)見如下表2:
[0068]
[0069] 表2數(shù)據(jù)塊頭部的結(jié)構(gòu)
[0070] 數(shù)據(jù)塊頭部中的定時中斷周期、信號采樣周期、數(shù)據(jù)包組數(shù)、每組字數(shù)是預設定 量，數(shù)據(jù)塊的當前數(shù)據(jù)采樣時間、當前組號和存滿標志是狀態(tài)量，而數(shù)據(jù)塊的實體由數(shù)據(jù)包 構(gòu)成，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組數(shù)據(jù)字數(shù)同數(shù)據(jù)塊頭部的設定量保持一致。
[00川如圖4所示，上述的步驟3)中的數(shù)據(jù)緩存模塊A3的數(shù)據(jù)緩存的過程如下：
[0072] 1)預先設定好信號采樣周期，定時中斷周期，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組字數(shù)，其中信號 采樣周期應不小于定時中斷周期，并且是定時中斷周期的整數(shù)倍.
[0073] 2)在每個采樣周期內(nèi)，數(shù)據(jù)緩存模塊把采樣到的各數(shù)據(jù)，按順序連續(xù)裝入一個數(shù) 據(jù)包，數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如下表3:
[0074]
[00巧]表3數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)
[0076] 3)在每個采樣周期內(nèi)，把封裝好的數(shù)據(jù)包交替存入兩個數(shù)據(jù)塊中；
[0077] 4)當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存入第二個數(shù)據(jù)塊；當?shù)诙€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存 入第一個數(shù)據(jù)塊，如此循環(huán)不斷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存。
[007引上述的步驟5)中的數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)的批量采集和存儲由采集存儲子模塊完 成，采集存儲子模塊在采集通道上連續(xù)監(jiān)測各數(shù)據(jù)緩存模塊的兩個數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)，當任何 一個數(shù)據(jù)塊發(fā)出存滿信號時，把該數(shù)據(jù)塊批量采集到數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)文件中，如圖5 所示，數(shù)據(jù)文件由文件頭、各采集通道定義、各采集通道的數(shù)據(jù)標簽定義、采集的各組數(shù)據(jù) 塊、各采集通道的數(shù)據(jù)塊索引組成，數(shù)據(jù)文件經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，保存在存儲介質(zhì)上，而采集存 儲子模塊在把數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件前，為數(shù)據(jù)文件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的 存儲空間；
[0079] 上述的數(shù)據(jù)文件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的存儲空間，該預分配存儲 空間的過程具體為，如圖6所示，先根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期、采樣周期、采集數(shù)據(jù)量， 自動確定數(shù)據(jù)文件占用存儲空間的最大長度，該最大長度=文件頭長度+所有采集通道長 度+所有數(shù)據(jù)標簽長度+存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊總長度+存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊索引總長度，然后 根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期，自動在存儲介質(zhì)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，最后在數(shù)據(jù)寫入文件前， 根據(jù)數(shù)據(jù)文件占用存儲空間的最大長度，預先將文件讀寫指針移至文件末尾，并自動執(zhí)行 一次文件的關閉和打開操作，為數(shù)據(jù)文件在存儲介質(zhì)上預先分配連續(xù)的存儲空間。 陽〇8〇] 實施例
[0081] 將本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法應用于六 流圓方巧連鑄中間包滑板電液伺服系統(tǒng)上。本實施例的中間包滑板電液伺服系統(tǒng)共6套， 每流1套，每套滑板電液伺服系統(tǒng)由控制系統(tǒng)（S7-300控制器）、伺服閥、滑板油缸等主要部 件組成。
[0082] (可參考圖1)，將信號采集監(jiān)測系統(tǒng)A的檢測模塊A1連接到現(xiàn)有的各個電液伺服 裝置1的伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)la上，分別檢測油缸活塞桿的實際行程位移變化、油缸有 桿腔的油壓變化、油缸無桿腔的油壓變化、伺服閥閥忍位移的變化和伺服閥的電流或電壓 給定信號，本實施例中，滑板油缸位移檢測器采用內(nèi)置式磁致伸縮型位移傳感器，油缸行程 范圍80mm，輸出電信號4-20mA，用于檢測滑板油缸的實際行程位移。油缸有桿腔壓力檢測 器和無桿腔壓力檢測器，采用二線制4-20mA的油壓傳感器，測量范圍0-400Bar，分別用于 檢測油缸有桿腔的油壓和無桿腔的油壓。伺服閥閥忍位移檢測器采用內(nèi)置式位移傳感器， 輸出信號4-20mA，用于檢測伺服閥閥忍位移的變化。本實施例的伺服閥的給定信號為電壓 信號，采用電壓信號檢測器用于檢測控制系統(tǒng)送到伺服閥上的電壓給定信號，信號范圍為 + 10V。
[0083] 本實施例中，信號高速采樣模塊A2包括高速A/D輸入卡和帶高速中斷的處理器， 用于對檢測模塊A1送來的檢測電信號，和電液伺服系統(tǒng)7送來的信號，進行模擬量/數(shù)字 量轉(zhuǎn)換，和高速定周期采樣，轉(zhuǎn)換成可W用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)；
[0084] 本實施例中，數(shù)據(jù)緩存模塊A3包括處理器和內(nèi)存，處理器將信號高速采樣模塊A2 采樣到的各數(shù)據(jù)量集中封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在內(nèi)存上預定的緩存空間；
[0085] 本實施例中，通訊處理模塊A4采用了 W太網(wǎng)通訊接口模塊和W太網(wǎng)交換機，用于 把各電液伺服系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩存模塊連接到工業(yè)W太網(wǎng)，同數(shù)據(jù)采集模塊進行數(shù)據(jù)通訊；
[0086] 本實施例中，數(shù)據(jù)采集模塊3包括采集存儲子模塊和時間修正子模塊。采集存儲 子模塊采用W太網(wǎng)卡作為通訊接口，并帶有大容量硬盤存儲器；通過W太網(wǎng)通訊接口，批量 采集各數(shù)據(jù)緩存模塊A3的緩存空間的數(shù)據(jù)，并把采集來的數(shù)據(jù)W文件的形式保存在大容 量存儲介質(zhì)中；時間修正子模塊用于對數(shù)據(jù)采集時間進行修正，消除各數(shù)據(jù)緩存模塊之間 的數(shù)據(jù)采集時間誤差；
[0087] 本實施例中，診斷監(jiān)視模塊4是一個數(shù)據(jù)分析監(jiān)視終端，用于對數(shù)據(jù)采集模塊3 中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診 斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進行異常處置，同時向電液伺服控制系統(tǒng)5發(fā)出聯(lián) 鎖和糾正信號。
[0088] 連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，參考圖1和圖2所示，本實施例中用于對六 流圓方巧連鑄中間包滑板電液伺服系統(tǒng)的高速信號進行采集監(jiān)測，包括W下步驟：
[0089] 步驟1 :將檢測模塊A1連接到現(xiàn)有的滑板電液伺服系統(tǒng)上，分別檢測滑板油缸活 塞桿的實際行程位移變化（即滑板油缸的實際開度），油缸有桿腔的油壓變化，油缸無桿腔 的油壓變化，伺服閥閥忍位移的變化（即伺服閥的實際開度），伺服閥的電流或電壓給定信 號（即伺服閥的設定開度）；
[0090] 步驟2 :檢測模塊A1檢測到的信號和滑板電液伺服系統(tǒng)本身的控制信號一同送入 信號高速采樣模塊A2,由信號高速采樣模塊根據(jù)設定的采樣周期，采用高速定時中斷方式 進行信號的同步采樣，并把各信號量轉(zhuǎn)換成可W用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)；
[0091] 本實施例中采用10ms周期的高速定時中斷進行信號采樣，采樣周期與滑板電液 伺服控制系統(tǒng)的處理周期保持同步，W確保所有信號處理細節(jié)不遺漏；
[0092] 本實施例中信號高速采樣模塊A2除了接收檢測模塊送來的信號W外，還接收從 電液伺服控制系統(tǒng)送來的滑板油缸的設定開度，結(jié)晶器設定鋼水液位，結(jié)晶器實際鋼水液 位，和鑄機拉速信號等；
[0093] 步驟3 :數(shù)據(jù)緩存模塊A3在每個采樣周期內(nèi)，將采樣到的各數(shù)據(jù)量集中封裝成數(shù) 據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的數(shù)據(jù)緩存空間；
[0094] 本實施例中數(shù)據(jù)緩存空間由兩個結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)塊組成，分別是DB1和DB2,每個 數(shù)據(jù)塊包括頭部和實體兩個部分（可參考圖3)，數(shù)據(jù)塊頭部的結(jié)構(gòu)見如下表4 陽0巧]
[0096] 表4實施例數(shù)據(jù)塊頭部的結(jié)構(gòu)
[0097] 數(shù)據(jù)塊頭部包括4個設定量，分別是定時中斷周期、信號采樣周期、數(shù)據(jù)包組數(shù)、 每組字數(shù)。數(shù)據(jù)塊頭部還包括3個狀態(tài)量，分別是數(shù)據(jù)塊的當前數(shù)據(jù)采樣時間、當前組號和 存滿標志；數(shù)據(jù)塊的實體由200組數(shù)據(jù)包構(gòu)成，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組數(shù)據(jù)字數(shù)同數(shù)據(jù)塊頭 部的設定量一致。
[0098] 數(shù)據(jù)緩存模塊進行數(shù)據(jù)緩存的控制過程（可參考圖4)，包括：
[0099] (1)預先設定好信號采樣周期，定時中斷周期，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組字數(shù)；其中信 號采樣周期應不小于定時中斷周期，并且是定時中斷周期的整數(shù)倍；
[0100] 本實施例中的信號采樣周期和定時中斷周期均為10ms，每個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)包組數(shù) 為200組，每組字數(shù)為10個字； 陽101 ] (2)在每個采樣周期內(nèi)，數(shù)據(jù)緩存模塊把采樣到的各數(shù)據(jù)，按順序連續(xù)裝入一個數(shù) 據(jù)包數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)見如下表5 陽 102]
陽103] 表5實施例數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)
[0104] (3)在每個采樣周期內(nèi)，把封裝好的數(shù)據(jù)包交替存入兩個數(shù)據(jù)塊DBl和DB2中； 陽1化](4)當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)塊DB1存滿后，再存入第二個數(shù)據(jù)塊DB2 ;當?shù)诙€數(shù)據(jù)塊DB2 存滿后，再存入第一個數(shù)據(jù)塊DB1，如此循環(huán)不斷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交替緩存；
[0106] 步驟4 :通訊處理模塊A4把數(shù)據(jù)緩存模塊A3連接到工業(yè)W太網(wǎng)2,將數(shù)據(jù)緩存模 塊與數(shù)據(jù)采集模塊3進行數(shù)據(jù)通訊；
[0107] 上述的數(shù)據(jù)通訊是通過在各數(shù)據(jù)緩存模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間建立數(shù)據(jù)采集通 道的方式來進行。本實施例中的數(shù)據(jù)通訊采用TCP/IP通訊協(xié)議，共建立6條采集通道，分 別對應6個流的數(shù)據(jù)緩存模塊，各數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu)如下表6; 陽10引
陽 109] ____^_ Da枯團ockin舶xOffs ,,,,, 本通道數(shù)據(jù)塊索引在文件中的存 數(shù)據(jù)塊索引地址INT64 W __L__I 儲位量。_
[0110] 表6實施例各數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu) 陽111] 步驟6 :數(shù)據(jù)采集模塊3批量采集各數(shù)據(jù)緩存模塊緩存空間的數(shù)據(jù)，并把采集來的 數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮和采集時間修正，W數(shù)據(jù)文件的形式保存在大容量存儲介質(zhì)中；
[0112] 數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)的批量采集和存儲由采集存儲子模塊完成；
[0113] 采集存儲子模塊在采集通道上連續(xù)監(jiān)測各數(shù)據(jù)緩存模塊的兩個數(shù)據(jù)塊DB1和DB2 的狀態(tài)，當任何一個數(shù)據(jù)塊發(fā)出存滿信號時，把該數(shù)據(jù)塊批量采集到數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù) 文件中；
[0114] 數(shù)據(jù)文件（可參考圖5)，由文件頭、各采集通道定義、各采集通道的數(shù)據(jù)標簽定 義、采集的各組數(shù)據(jù)塊、各采集通道的數(shù)據(jù)塊索引組成，數(shù)據(jù)文件經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，保存在大 容量硬盤存儲器上；
[0115] 采集存儲子模塊在把數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件前，為數(shù)據(jù)文件在大容量硬盤存儲器上 預先分配好連續(xù)的存儲空間，W加快數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)存取速度，避免磁盤文件碎片對 數(shù)據(jù)存取速度的影響。
[0116] 采集存儲子模塊為數(shù)據(jù)文件預分配存儲空間的過程，（可參考圖6)，包括：
[0117] 先根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期、采樣周期、采集數(shù)據(jù)量，自動確定數(shù)據(jù)文件占用 存儲空間的最大長度，該最大長度=文件頭長度+所有采集通道長度+所有數(shù)據(jù)標簽長度 +存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊總長度+存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊索引總長度，本實施例的設定存盤周期為2 小時，因此，每個數(shù)據(jù)文件可W保存所有采集通道的2小時的數(shù)據(jù)。
[0118] 然后根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期，自動在存儲介質(zhì)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，本實施例 的設定存盤周期為2小時，因此，每2小時自動在硬盤存儲器上創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)文件。
[0119] 最后在數(shù)據(jù)寫入文件前，根據(jù)數(shù)據(jù)文件占用存儲空間的最大長度，預先將文件讀 寫指針移至文件末尾，并自動執(zhí)行一次文件的關閉和打開操作，為數(shù)據(jù)文件在存儲介質(zhì)上 預先分配連續(xù)的存儲空間。
[0120] 所述數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)采集時間的修正過程由時間修正子模塊完成，修正步驟 (可參考圖7)，其具體為，每次當采集存儲子模塊執(zhí)行批量采集數(shù)據(jù)塊任務時，時間修正子 模塊自動計算一次該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間和數(shù)據(jù)采集模塊當前系統(tǒng)時間之間的時間差 A T，每隔一定的修正周期（如24小時），用當前的時間差ΔΤ去更新對應采集通道的時間 修正量，而每次在數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件時，自動根據(jù)時間修正量對寫入數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊 采集時間進行修正，其中，修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間=數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間-時間 修正量，而修正后的數(shù)據(jù)塊采集開始時間=修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間-數(shù)據(jù)塊采集的 數(shù)據(jù)包組數(shù)*數(shù)據(jù)采樣周期； 陽121] 步驟7 :診斷監(jiān)視模塊4對數(shù)據(jù)采集模塊3中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分 析，當診斷出數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及 時進行異常處置，同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)5發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。
[0122] 在本實施例中，當診斷監(jiān)視模塊通過對數(shù)據(jù)文件中的流滑板電液伺服系統(tǒng)的信號 數(shù)據(jù)進行計算分析，發(fā)現(xiàn)流伺服閥的實際開度同設定開度之間的差值開始變大，超過了報 警值，則在監(jiān)視終端上立即顯示伺服閥閥忍偏差大報警，并給出如何處理的提示和指導信 息，同時向流滑板電液伺服系統(tǒng)發(fā)出糾正偏差的信號。 陽123] 本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法可同時高速 采集監(jiān)測多個電液伺服系統(tǒng)的信號狀態(tài)，并能提供長期數(shù)據(jù)記錄存儲、趨勢分析和自動報 警診斷功能。且本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法消除了 常規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采樣周期和監(jiān)測診斷能力上的限制和不足，大大提高了數(shù)據(jù)采集速度 和存取效率，從而顯著提高了對連鑄高速電液伺服系統(tǒng)故障診斷的有效性和快速性，降低 了故障漏報機率，減少了設備故障停機時間。
[0124] 本發(fā)明的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)及信號采集監(jiān)測方法適用于各種 煉鋼連鑄產(chǎn)線電液伺服系統(tǒng)的信號采集監(jiān)測領域。
【主權項】
1. 連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，包括各個電液伺服裝置（1)組成的連鑄電液 伺服系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)（2)，其中，電液伺服裝置由伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)（la)和電液伺 服控制系統(tǒng)（lb)組成，其特征在于： 所述的各個電液伺服裝置（1)均分別連接設置有一信號采集監(jiān)測系統(tǒng)（A)，該信號采 集監(jiān)測系統(tǒng)對電液伺服裝置（1)的油缸有桿腔、油缸無桿腔、伺服閥閥芯和伺服閥電流/電 壓信號進行監(jiān)測、采樣、存儲和數(shù)據(jù)通訊； 所述的各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)（A)均與工業(yè)以太網(wǎng)（2)連接，且工業(yè)以太網(wǎng)連接設置 有數(shù)據(jù)采集模塊（3)和診斷監(jiān)視模塊（4)，信號采集監(jiān)測系統(tǒng)將獲得的信號數(shù)據(jù)通過工業(yè) 以太網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊和診斷監(jiān)視模塊，再送入后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)（5)。2. 如權利要求1所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的信 號采集監(jiān)測系統(tǒng)（A)包括順序信號連接的檢測模塊（A1)，信號高速采樣模塊（A2)，數(shù)據(jù)緩 存模塊（A3)和通訊處理模塊（A4)，其中檢測模塊與伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)（la)信號連 接，將伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)的各項檢測電信號送入后續(xù)連接的信號高速采樣模塊，信號 高速采樣模塊與電液伺服控制系統(tǒng)（lb)信號連接，將檢測模塊送來的檢測電信號和電液 伺服控制系統(tǒng)送來的信號進行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換和高速定周期采樣，并轉(zhuǎn)換成可以用數(shù) 字量表示的數(shù)據(jù)送入后續(xù)的數(shù)據(jù)緩存模塊，該數(shù)據(jù)緩存模塊將信號高速采樣模塊采樣到的 各數(shù)據(jù)量集中封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的緩存空間，通訊處理模塊將數(shù)據(jù) 緩存模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)（2)，將數(shù)據(jù)緩存模塊與數(shù)據(jù)采集模塊（3)進行數(shù)據(jù)通訊。3. 如權利要求2所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的檢 測模塊（A1)包括油缸位移檢測器、油缸有桿腔壓力檢測器、油缸無桿腔壓力檢測器、伺服 閥閥芯位移檢測器和伺服閥電流/電壓信號檢測器，這些檢測器分別對伺服閥、油缸等執(zhí) 行機構(gòu)（la)的各個部件進行檢測，其具體為，油缸位移檢測器檢測油缸活塞桿的行程位移 變化，油缸有桿腔壓力檢測器檢測油缸有桿腔的油壓，油缸無桿腔壓力檢測器檢測油缸無 桿腔的油壓，伺服閥閥芯位移檢測器用于檢測伺服閥閥芯位移的變化，而伺服閥電流/電 壓信號檢測器則檢測電液伺服控制系統(tǒng)（lb)送到伺服閥上的電流或電壓信號。4. 如權利要求1所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù) 據(jù)采集模塊（3)包括采集存儲子模塊和時間修正子模塊，其中，采集存儲子模塊通過工業(yè) 以太網(wǎng)（2)的通訊接口批量采集各數(shù)據(jù)緩存模塊（A3)的緩存空間的數(shù)據(jù)，并將采集來的 數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件形式保存在存儲介質(zhì)中，而時間修正子模塊則用于對數(shù)據(jù)采集時間進行修 正，消除各數(shù)據(jù)緩存模塊之間的數(shù)據(jù)采集時間誤差。5. 如權利要求1所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的診 斷監(jiān)視模塊（4)對數(shù)據(jù)采集模塊（3)中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù) 異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進行異常處置， 同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)（5)發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。6. -種基于上述權利要求1至權利要求4的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測系統(tǒng)的連 鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其具體步驟如下所述： 1)將信號采集監(jiān)測系統(tǒng)㈧的檢測模塊（A1)連接到現(xiàn)有的各個電液伺服裝置⑴的 伺服閥、油缸等執(zhí)行機構(gòu)（la)上，分別檢測油缸活塞桿的實際行程位移變化、油缸有桿腔 的油壓變化、油缸無桿腔的油壓變化、伺服閥閥芯位移的變化和伺服閥的電流或電壓給定 信號； 2) 檢測模塊（A1)所檢測到的信號和電液伺服控制系統(tǒng)（lb)的控制信號一同送入信號 高速采樣模塊（A2)，由信號高速采樣模塊根據(jù)設定的采樣周期，采用高速定時中斷方式進 行信號的同步采樣，即，高速定周期采樣，并把各信號量通過進行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn) 換成可以用數(shù)字量表示的數(shù)據(jù)； 3) 數(shù)據(jù)緩存模塊（A3)在步驟2)中設定的每個采樣周期內(nèi)，將采樣到的各數(shù)據(jù)量集中 封裝成數(shù)據(jù)包，然后把數(shù)據(jù)包保存在預定的數(shù)據(jù)緩存空間； 4) 通訊處理模塊（A4)把數(shù)據(jù)緩存模塊（A3)連接到工業(yè)以太網(wǎng)（2)，將數(shù)據(jù)緩存模塊 與數(shù)據(jù)采集模塊（3)進行數(shù)據(jù)通訊，該數(shù)據(jù)通訊是通過在各個信號采集監(jiān)測系統(tǒng)（A)的數(shù) 據(jù)緩存模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間建立數(shù)據(jù)采集通道的方式來進行。 5) 數(shù)據(jù)采集模塊（3)批量采集各個數(shù)據(jù)緩存模塊（A3)緩存空間的數(shù)據(jù)，并把采集來的 數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮和采集時間修正，以數(shù)據(jù)文件的形式保存在存儲介質(zhì)中； 6) 步驟5)中對采集來的數(shù)據(jù)進行采集時間修正過程由數(shù)據(jù)采集模塊（3)的時間修 正子模塊完成，其具體為，每次當采集存儲子模塊執(zhí)行批量采集數(shù)據(jù)塊任務時，時間修正子 模塊自動計算一次該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間和數(shù)據(jù)采集模塊當前系統(tǒng)時間之間的時間差 AT，每隔一定的修正周期，用當前的時間差ΔΤ去更新對應采集通道的時間修正量，而每 次在數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文件時，自動根據(jù)時間修正量對寫入數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊采集時間進行 修正，其中，修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間=數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)采樣時間-時間修正量，而修 正后的數(shù)據(jù)塊采集開始時間=修正后的數(shù)據(jù)塊采集結(jié)束時間-數(shù)據(jù)塊采集的數(shù)據(jù)包組數(shù)* 數(shù)據(jù)采樣周期； 7) 診斷監(jiān)視模塊（4)對數(shù)據(jù)采集模塊（3)中存儲的文件數(shù)據(jù)進行循環(huán)計算和分析，當 診斷出數(shù)據(jù)異常時，在監(jiān)視終端上顯示報警和診斷信息，提醒并指導操作維護人員及時進 行異常處置，同時向后續(xù)的電液伺服控制系統(tǒng)（5)發(fā)出聯(lián)鎖和糾正信號。7. 如權利要求6所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步 驟3)中的數(shù)據(jù)緩存空間由兩個結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)塊組成，每個數(shù)據(jù)塊包括頭部和實體兩個 部分，其中，數(shù)據(jù)塊頭部中的定時中斷周期、信號采樣周期、數(shù)據(jù)包組數(shù)、每組字數(shù)是預設定 量，數(shù)據(jù)塊的當前數(shù)據(jù)采樣時間、當前組號和存滿標志是狀態(tài)量，而數(shù)據(jù)塊的實體由數(shù)據(jù)包 構(gòu)成，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組數(shù)據(jù)字數(shù)同數(shù)據(jù)塊頭部的設定量保持一致。8. 如權利要求6所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步 驟3)中的數(shù)據(jù)緩存模塊（A3)的數(shù)據(jù)緩存的過程如下： 1) 預先設定好信號采樣周期，定時中斷周期，數(shù)據(jù)包的組數(shù)和每組字數(shù)，其中信號采樣 周期應不小于定時中斷周期，并且是定時中斷周期的整數(shù)倍； 2) 在每個采樣周期內(nèi)，數(shù)據(jù)緩存模塊把采樣到的各數(shù)據(jù)，按順序連續(xù)裝入一個數(shù)據(jù) 包； 3) 在每個采樣周期內(nèi)，把封裝好的數(shù)據(jù)包交替存入兩個數(shù)據(jù)塊中； 4) 當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存入第二個數(shù)據(jù)塊；當?shù)诙€數(shù)據(jù)塊存滿后，再存入第 一個數(shù)據(jù)塊，如此循環(huán)不斷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存。9. 如權利要求6所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的步 驟5)中的數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)的批量采集和存儲由采集存儲子模塊完成，采集存儲子模 塊在采集通道上連續(xù)監(jiān)測各數(shù)據(jù)緩存模塊的兩個數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)，當任何一個數(shù)據(jù)塊發(fā)出存 滿信號時，把該數(shù)據(jù)塊批量采集到數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)文件中，而數(shù)據(jù)文件由文件頭、各采 集通道定義、各采集通道的數(shù)據(jù)標簽定義、采集的各組數(shù)據(jù)塊、各采集通道的數(shù)據(jù)塊索引組 成，數(shù)據(jù)文件經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，保存在存儲介質(zhì)上，而采集存儲子模塊在把數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)文 件前，為數(shù)據(jù)文件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的存儲空間。10.如權利要求9所述的連鑄電液伺服系統(tǒng)信號采集監(jiān)測方法，其特征在于，所述的 數(shù)據(jù)文件在大容量存儲介質(zhì)上預先分配好連續(xù)的存儲空間，該預分配存儲空間的過程具體 為，先根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周期、采樣周期、采集數(shù)據(jù)量，自動確定數(shù)據(jù)文件占用存儲 空間的最大長度，該最大長度=文件頭長度+所有采集通道長度+所有數(shù)據(jù)標簽長度+存 盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊總長度+存盤周期內(nèi)數(shù)據(jù)塊索引總長度，然后根據(jù)單個數(shù)據(jù)文件的存盤周 期，自動在存儲介質(zhì)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，最后在數(shù)據(jù)寫入文件前，根據(jù)數(shù)據(jù)文件占用存儲空間 的最大長度，預先將文件讀寫指針移至文件末尾，并自動執(zhí)行一次文件的關閉和打開操作， 為數(shù)據(jù)文件在存儲介質(zhì)上預先分配連續(xù)的存儲空間。
【文檔編號】G05B19/418GK105988445SQ201510090542
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月28日
【發(fā)明人】金國平, 夏春榮
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司