離子氮化設備故障診斷系統的製作方法
2023-10-10 16:14:34
離子氮化設備故障診斷系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種離子氮化設備故障診斷系統，屬於離子氮化領域。所述系統包括：與離子氮化設備相連的現場檢測裝置、與所述現場檢測裝置連接的診斷裝置；所述現場檢測裝置，用於獲取所述離子氮化設備的各個節點的參數，所述節點包括所述離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及所述離子氮化設備的爐體和陰陽極，所述節點的參數包括節點的電流值、節點的電壓值、節點的開關量數據、節點溫度、節點真空度，所述開關量數據包括接通和斷開；診斷裝置，用於根據所述節點的參數判斷所述離子氮化設備是否發生故障，並輸出診斷結果。故障診斷準確效率高，便於後續維修。
【專利說明】離子氮化設備故障診斷系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及離子氮化領域，特別涉及一種離子氮化設備故障診斷系統。
【背景技術】
[0002] 離子氮化設備是利用輝光放電這一物理現象對金屬材料表面強化形成氮化層，以 使金屬材料達到表面硬化的設備。
[0003] 以離子氮化爐為例，離子氮化爐由爐體、電源系統、動作控制板、真空系統、供氣系 統、工藝控制系統五部分組成。爐體由爐蓋、筒體、爐底盤和底架組成，其中爐蓋、筒體、爐底 盤夾層通冷卻水，爐內設有不鏽鋼、合金鋁雙層隔熱屏，爐體上設有雙層鋼化玻璃，以供離 子氮化過程中觀察爐內情況之用。真空系統一般由兩臺旋片式真空泵及串有碟閥的管道系 統組成，碟閥的作用是通過關閉或旋轉不同的角度調節抽氣量以維持爐內壓強。供氣系統 的供氣管進口設在筒體上。工藝控制系統用來控制爐內的溫度和壓力，且通過陰陽極為離 子氮化提供離子源。電源系統為上述真空泵和工藝控制系統提供電源。動作控制板用於控 制各個系統的開關。
[0004] 在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：
[0005] 離子氮化爐的故障不能及時發現，且在離子氮化爐出現故障時，故障診斷和維修 都是依靠維修人員的經驗來進行，維修成本高，且容易影響企業的生產。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術中離子氮化設備的故障不能及時發現，且在離子氮化設備出現 故障時，故障診斷和維修都是依靠維修人員的經驗來進行的問題，本發明實施例提供了一 種離子氮化設備故障診斷系統。所述技術方案如下：
[0007] 本發明實施例提供了一種離子氮化設備故障診斷系統，所述系統包括：與離子氮 化設備相連的現場檢測裝置、與所述現場檢測裝置連接的診斷裝置；
[0008] 所述現場檢測裝置，用於獲取所述離子氮化設備的節點的參數，所述離子氮化設 備的節點包括所述離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及所述 離子氮化設備的爐體和陰陽極，所述節點的參數包括節點的電流值、節點的電壓值、節點的 開關量數據、節點溫度以及節點真空度，所述開關量數據包括接通和斷開；
[0009] 診斷裝置，用於根據所述節點的參數判斷所述離子氮化設備是否發生故障，並輸 出診斷結果，所述診斷結果用於指示所述離子氮化設備是否發生故障，且在所述離子氮化 設備發生故障時，指示故障的位置以及故障類型。
[0010] 在本發明實施例的一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0011] 設於所述離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路上的附加器 件，以及與所述附加器件相連的採集電路，所述附加器件包括隔離繼電器、交流電流傳感 器、交流電壓傳感器、直流電流傳感器和直流電壓傳感器。
[0012] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0013] 用於檢測所述電源系統中總控制電源是否接通的第一隔離繼電器；
[0014] 用於檢測所述電源系統中高壓接觸器是否接通的第二隔離繼電器；
[0015] 用於檢測所述電源系統中三相電源是否正常的第三隔離繼電器、第四隔離繼電器 和第五隔離繼電器；
[0016] 用於檢測所述電源系統中變壓器工作情況的多個交流電流傳感器和交流電壓傳 感器；
[0017] 用於檢測所述陰陽極電流的直流電流傳感器。
[0018] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0019] 溫度檢測電路，用於檢測所述爐體內的溫度，所述溫度檢測電路包括設於所述爐 體內的溫度傳感器。
[0020] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0021 ] 真空度檢測電路，用於檢測所述爐體內的真空度，所述真空度檢測電路包括設於 所述爐體內的真空度傳感器。
[0022] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置與所述診斷裝置通過網 絡連接。
[0023] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0024] 第一傳輸模塊，用於將所述節點的參數發送給所述診斷裝置，並接收所述診斷裝 置發送的所述診斷結果；
[0025] 輸出模塊，用於輸出所述第一傳輸模塊接收到的所述診斷結果。
[0026] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述診斷裝置包括：
[0027] 第二傳輸模塊，用於接收所述現場檢測裝置發送的所述節點的參數，並將所述診 斷結果發送給所述現場檢測裝置。
[0028] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述診斷裝置，包括：
[0029] 指令生成模塊，用於生成測試指令，所述測試指令用於指示所述現場檢測裝置獲 取所述離子氮化設備的節點的參數。
[0030] 在本發明實施例的另一種實現方式中，所述現場檢測裝置包括：
[0031] 預警模塊，用於在所述診斷結果指示所述離子氮化設備出現故障時，進行報警。
[0032] 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0033] 通過設置與離子氮化設備相連的現場檢測裝置、與現場檢測裝置連接的診斷裝 置，該現場檢測裝置用於獲取離子氮化設備的節點的參數，診斷裝置用於根據節點的參數 判斷離子氮化設備是否發生故障，並輸出診斷結果；節點的參數包括節點的電流值、節點的 電壓值、節點的開關量數據、節點溫度、節點真空度，開關量數據包括接通和斷開，節點包括 離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及離子氮化設備的爐體和 陰陽極；當離子氮化設備出現故障時，診斷裝置通過現場檢測裝置獲取到的節點的參數可 以診斷出故障所在，避免了現有技術中離子氮化設備的故障不能及時發現，在離子氮化設 備出現故障時，故障診斷依靠維修人員的經驗來進行的問題，故障診斷準確效率高，便於後 續維修，且成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0035] 圖1是本發明實施例提供的離子氮化設備故障診斷系統結構示意圖；
[0036] 圖2是本發明實施例提供的現場檢測裝置結構示意圖；
[0037] 圖3是本發明實施例提供的診斷裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0039] 實施例
[0040] 本發明實施例提供了一種離子氮化設備故障診斷系統，參見圖1?圖3,該系統包 括：
[0041] 與離子氮化設備1相連的現場檢測裝置2、與現場檢測裝置2連接的診斷裝置3 ;
[0042] 現場檢測裝置2,用於獲取離子氮化設備的節點的參數，離子氮化設備的節點包括 離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及離子氮化設備的爐體和 陰陽極，節點的參數包括節點的電流值、節點的電壓值、節點的開關量數據、節點溫度、節點 真空度，開關量數據包括接通和斷開；
[0043] 診斷裝置3,用於根據節點的參數判斷離子氮化設備是否發生故障，並輸出診斷結 果。
[0044] 該診斷結果包括離子氮化設備是否發生故障，且在離子氮化設備發生故障時，指 示故障的具體內容，該故障的具體內容可以是指故障的位置以及故障類型。
[0045] 在本發明實施例的一種實現方式中，現場檢測裝置2包括：
[0046] 設於離子氮化設備1的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路上的附加器件 21，以及與附加器件相連的採集電路22,附加器件包括隔離繼電器、交流電流傳感器、交流 電壓傳感器、直流電流傳感器和直流電壓傳感器。
[0047] 在本實施例中，該採集電路22中可以包括用於將模擬量轉換為數字量的模數轉 換器。
[0048] 其中，交流電流傳感器可以為隔離型交流電流傳感器；交流電壓傳感器可以為隔 離型交流電壓傳感器；直流電流傳感器可以為隔離型直流電流傳感器；直流電壓傳感器可 以為隔離型直流電壓傳感器。
[0049] 具體地，現場檢測裝置2可以包括：
[0050] 用於檢測電源系統中總控制電源是否接通的第一隔離繼電器。
[0051] 用於檢測電源系統中高壓接觸器是否接通的第二隔離繼電器。
[0052] 用於檢測電源系統中三相電源是否正常的第三隔離繼電器、第四隔離繼電器和第 五隔離繼電器。
[0053] 用於檢測電源系統中變壓器工作情況的多個交流電流傳感器和交流電壓傳感器。
[0054] 用於檢測陰陽極電流的直流電流傳感器。
[0055] 前述附加器件21在工作時，用來指示其檢測的器件是否正常工作，即診斷裝置3 可以根據附件器件21測得的數據以及開關量來判斷其對應的器件是否正常工作，例如當 第一隔離繼電器接通時，電源系統中總控制電源接通，當該第一隔離繼電器斷開時，電源系 統中總控制電源未接通。
[0056] 進一步地，在該現場檢測裝置2中，還可以設置更多的附加器件21以對電路中的 器件工作狀態進行檢測，如檢測斬波電路故障的隔離繼電器，檢測真空泵的過流自動開關 開合的隔離繼電器，檢測真空泵的三相電源是否正常的隔離繼電器，檢測散熱電路是否故 障的隔離繼電器，檢測變壓器次級電壓的交流電壓傳感器，檢測電源系統中脈衝直流電流 的平均值的直流電流傳感器。附加器件21按照其需要實現的功能接入離子氮化設備的電 路中。
[0057] 這種設計使得故障診斷系統可以對離子氮化設備的電路中的每個器件進行故障 檢測，保證了故障診斷的準確性和精確性。
[0058] 在本發明實施例的另一種實現方式中，現場檢測裝置2包括：
[0059] 溫度檢測電路23,用於檢測爐體內的溫度，溫度檢測電路包括設於爐體內的溫度 傳感器。
[0060] 在本發明實施例的另一種實現方式中，現場檢測裝置包括：
[0061] 真空度檢測電路24,用於檢測爐體內的真空度，真空度檢測電路包括設於爐體內 的真空度傳感器。
[0062] 在本實施例中，診斷裝置3可以根據爐體的溫度和真空度去判斷真空系統或工藝 控制系統是否故障，並且在故障時，還可以對電源系統、動作控制板中對應的電路進行檢 測，從而對故障進行準確定位。
[0063] 在本發明實施例的一種實現方式中，現場檢測裝置2與診斷裝置3通過網絡連接， 即該診斷裝置3可以為遠程診斷裝置，從而實現現場檢測裝置2與診斷裝置3分離，達到遠 程診斷的效果。具體地，這裡的網絡連接既可以是有線網絡連接，也可以採用無線網絡連 接。
[0064] 在本發明實施例的另一種實現方式中，該診斷裝置3還可以是設置在現場的診斷 裝置。或者同時設置一現場診斷裝置和一遠程診斷裝置，以滿足故障檢測的需求。
[0065] 進一步地，現場檢測裝置2包括：
[0066] 第一傳輸模塊25,用於將節點的參數發送給診斷裝置3,並接收診斷裝置3發送的 診斷結果。第一傳輸模塊25既可以是有線傳輸模塊，也可以是無線傳輸模塊。
[0067] 輸出模塊26,用於輸出第一傳輸模塊25接收到的診斷結果。便於技術人員查看和 維修。
[0068] 診斷裝置3包括：
[0069] 第二傳輸模塊31，用於接收現場檢測裝置2發送的節點的參數，並將診斷結果發 送給現場檢測裝置2。第二傳輸模塊31既可以是有線傳輸模塊，也可以是無線傳輸模塊。
[0070] 在本發明實施例的另一種實現方式中，診斷裝置3還包括：
[0071] 指令生成模塊32,用於生成測試指令，測試指令用於指示現場檢測裝置2獲取離 子氮化設備的節點的參數。該測試指令通過第二傳輸模塊31發送給現場檢測裝置2。
[0072] 進一步地，在診斷裝置3上可以設置輸入模塊和顯示模塊，輸入模塊可以供技術 人員選擇待診斷的離子氮化設備的節點，即除了可以對離子氮化設備進行全面診斷外，還 可以指定要診斷的節點。
[0073] 現場檢測裝置2在接收到測試指令後，獲取對應的節點的參數，並將節點的參數 發送給診斷裝置3,在發送時，還需要表明每個節點的參數所對應的附加器件，例如在節點 的參數中添加附加器件的標號，以標註節點的參數對應的附加器件。
[0074] 診斷裝置3在接收到節點的參數後，根據其中標註的該節點的參數對應的附件器 件，通過附加器件與節點中器件的對應關係，判斷該節點的參數所對應的節點中器件，再根 據節點的參數的值來判斷該器件是否故障。
[0075] 這裡根據節點的參數的值來判斷該器件是否故障可以採用下述方式實現：
[0076] 在診斷裝置3中預設有節點的參數值與是否故障的對應關係，然後診斷裝置3根 據該對應關係判斷故障與否。
[0077] 該對應關係包括：開關量數據的值（接通或斷開）與對應的器件是否故障對應關 系；電流值、電壓值與對應的器件是否故障對應關係；溫度、真空度與對應的器件是否故障 對應關係。
[0078] 其中，開關量數據可以是斷開對應故障，接通對應未故障；而對於電流值、電壓值、 溫度、真空度而言，可以是一個電流值、電壓值、溫度或真空度的範圍對應未故障，範圍之外 則對應故障。這裡的對應關係，一方面是根據對離子氮化設備的電路原理圖進行分析得到 的，另一方面是在離子氮化設備發生實際故障時採集得到的。
[0079] 例如，技術人員指定診斷電源系統中總控制電源時，可以生成診斷電源系統中總 控制電源的測試指令。現場檢測裝置2在接收到該測試指令後，獲取第一隔離繼電器的開 關量數據，並將該開關量數據發送給診斷裝置3,在發送時標註該開關量數據對應第一隔離 繼電器。診斷裝置3接收到該開關量數據後，確定該第一隔離繼電器與電源系統中總控制 電源對應，然後根據開關量數據的值，判斷電源系統中總控制電源是否故障。具體地，當該 開關量數據為接通時，電源系統中總控制電源為接通，即未發生故障。當該開關量數據為斷 開時，電源系統中總控制電源未接通，即發生故障。診斷裝置3根據判斷輸出診斷結果，並 發送給現場檢測裝置2。另外，診斷裝置3還可以顯示現場檢測裝置2發送的參數以及輸出 的診斷結果。
[0080] 在本發明實施例的另一種實現方式中，現場檢測裝置2包括：
[0081] 預警模塊27,用於在診斷結果指示離子氮化設備出現故障時，進行報警。
[0082] 具體地，該預警模塊27可以包括聲光報警單元。
[0083] 技術人員在知道離子氮化設備出現故障時，根據診斷結果中故障的具體內容，進 行器件修理，模塊更換等工作，從而可以在最短時間內修復離子氮化設備。
[0084] 本發明實施例通過設置與離子氮化設備相連的現場檢測裝置、與現場檢測裝置連 接的診斷裝置，該現場檢測裝置用於獲取離子氮化設備的節點的參數，診斷裝置用於根據 節點的參數判斷離子氮化設備是否發生故障，並輸出診斷結果；節點的參數包括節點的電 流值、節點的電壓值、節點的開關量數據、節點溫度、節點真空度，開關量數據包括接通和斷 開，節點包括離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及離子氮化設 備的爐體和陰陽極；當離子氮化設備出現故障時，診斷裝置通過現場檢測裝置獲取到的節 點的參數可以診斷出故障所在，避免了現有技術中離子氮化設備的故障不能及時發現，在 離子氮化設備出現故障時，故障診斷依靠維修人員的經驗來進行的問題，故障診斷準確效 率高，便於後續維修，且成本低。
[0085] 本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體 來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀 存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
[〇〇86] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種離子氮化設備故障診斷系統，其特徵在於，所述系統包括：與離子氮化設備相 連的現場檢測裝置、與所述現場檢測裝置連接的診斷裝置； 所述現場檢測裝置，用於獲取所述離子氮化設備的各個節點的參數，所述離子氮化設 備的節點包括所述離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路、以及所述 離子氮化設備的爐體和陰陽極，所述節點的參數包括節點的電流值、節點的電壓值、節點的 開關量數據、節點溫度以及節點真空度，所述開關量數據包括接通和斷開； 診斷裝置，用於根據所述節點的參數判斷所述離子氮化設備是否發生故障，並輸出診 斷結果，所述診斷結果用於指示所述離子氮化設備是否發生故障，且在所述離子氮化設備 發生故障時，指示故障的位置以及故障類型。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 設於所述離子氮化設備的電源系統、動作控制板和真空系統中的電路上的附加器件， 以及與所述附加器件相連的採集電路，所述附加器件包括隔離繼電器、交流電流傳感器、交 流電壓傳感器、直流電流傳感器和直流電壓傳感器。
3. 根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 用於檢測所述電源系統中總控制電源是否接通的第一隔離繼電器； 用於檢測所述電源系統中高壓接觸器是否接通的第二隔離繼電器； 用於檢測所述電源系統中三相電源是否正常的第三隔離繼電器、第四隔離繼電器和第 五隔離繼電器； 用於檢測所述電源系統中變壓器工作情況的多個交流電流傳感器和交流電壓傳感 器； 用於檢測所述陰陽極電流的直流電流傳感器。
4. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 溫度檢測電路，用於檢測所述爐體內的溫度，所述溫度檢測電路包括設於所述爐體內 的溫度傳感器。
5. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 真空度檢測電路，用於檢測所述爐體內的真空度，所述真空度檢測電路包括設於所述 爐體內的真空度傳感器。
6. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置與所述診斷裝置通過 網絡連接。
7. 根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 第一傳輸模塊，用於將所述節點的參數發送給所述診斷裝置，並接收所述診斷裝置發 送的所述診斷結果； 輸出模塊，用於輸出所述第一傳輸模塊接收到的所述診斷結果。
8. 根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述診斷裝置包括： 第二傳輸模塊，用於接收所述現場檢測裝置發送的所述節點的參數，並將所述診斷結 果發送給所述現場檢測裝置。
9. 根據權利要求1-8任一項所述的系統，其特徵在於，所述診斷裝置，包括： 指令生成模塊，用於生成測試指令，所述測試指令用於指示所述現場檢測裝置獲取所 述離子氮化設備的節點的參數。
10.根據權利要求1-8任一項所述的系統，其特徵在於，所述現場檢測裝置包括： 預警模塊，用於在所述診斷結果指示所述離子氮化設備出現故障時，進行報警。
【文檔編號】G01R31/00GK104090178SQ201410262046
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】蔡利民, 李鵬 申請人:江漢大學