技术领域
[0001] 本发明涉及故障检测技术领域 ，尤其涉及一种伺服电机故障预警系统。
相关背景技术
[0002] 目前，对于生产线上的灌装机的夹爪、终端和条形码的伺服电机故障报警状态，只能在操作屏上显示黄色故障报警，而且只能是发生故障以后，即达到故障阈值后才报警，无法提前做出故障预警，不能起到预防故障的作用。在生产过程中伺服电机故障对生产效率的影响较大，伺服电机故障后维修时间较长，且面对临时故障排除问题点较难的情况时，大多数时间只能更换电机，产生较高费用支出。
具体实施方式
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明实施例的伺服电机故障预警系统，如图1所示，包括：预警判断模块100、预警处理模块200和交互屏300，预警处理模块200连接预警判断模块100和交互屏300。
[0029] 预警判断模块100用于获取伺服电机的实时运行参数，将所述实时运行参数与当前预警参数阈值比较，在所述实时运行参数超出所述当前预警参数阈值时，发送高电平信号至预警处理模块200，其中，所述当前预警参数阈值是基于所述伺服电机所在主体设备的工作状态设定的，且当前预警参数阈值为在运行参数变化趋势的方向上早于故障阈值达到的阈值。由于当前预警参数阈值为在运行参数变化趋势的方向上早于故障阈值达到的阈值，从而实现了伺服电机故障的提前预警。其中，主体设备可以是灌装机，对于灌装机预警判断模块100为AB‑PLC（Programmable Logic Controller），预警处理模块200为S7‑200 PLC。实时运行参数可以是灌装机上（夹爪、终端和条形码的）伺服电机的温度和电压等运行参数。
[0030] 预警处理模块200包括预警信息发送模块201，预警信息发送模块201用于在收到高电平信号时，发送预警信息至交互屏300显示。具体地，预警信息可包括伺服电机常见故障各自的排查流程，用户根据交互屏300显示的预警信息对相应的伺服电机进行排查，并采取相应的补救措施（进行预防性检修或维护），和/或对伺服电机所在主体设备的工作做相应的调整，例如：交互屏300显示伺服电机的温度预警时，用户可开启风冷或水冷设备对伺服电机进行降温，和/或调低灌装机的工作负荷，以减轻对应伺服电机的工作负荷，从而达到降温的目的。
[0031] 本实施例的伺服电机故障预警系统，实现了对伺服电机故障的提前预警，而且由于伺服电机的实时运行参数的变化与伺服电机所在主体设备的工作状态相关，因此，当前预警参数阈值基于所述伺服电机所在主体设备的工作状态设定，即根据主体设备的实时工作状态变化，可变地设置预警参数阈值，从而提高了提前预警的有效性和适用性。避免了伺服电机故障后维修时间较长，影响生产进度，或者面对临时故障排除问题点较难的情况时，更换电机产生较高费用支出的问题。
[0032] 优选地，在主体设备的工作状态使得伺服电机的实时运行参数变化速率越快的情况下，设定的当前预警参数阈值与故障阈值的差距越大，反之，设定的当前预警参数阈值与故障阈值的差距越大，这样避免在达到当前预警参数阈值并做出预警后，用户还未来得及做预警处理，实时运行参数就达到故障阈值，导致伺服电机故障。其中，主体设备的工作状态可以根据主体设备的实时功率来表征，实时功率越大，会导致伺服电机的运行参数变化速率越快。
[0033] 在一些实施例中，预警判断模块100还用于获取所述主体设备的工作状态，根据不同的工作状态实时设定相应的所述当前预警参数阈值。当前预警参数阈值可以存储在预警判断模块100的可读写存储器中，以便实时更新。以主体设备为灌装机为例，如图2所示，为灌装机中AB_PLC模块的预警参数设置，以及进行阈值判断时的显示界面图，灌装机准备启机时，AB_PLC的AI_A01B5760.0点得到信号1，功能块MOV将2000（电压参数的数字量，表示20V）赋值到EQU功能块的SourceB点（即当前预警参数阈值），当SourceA（即实时运行参数）值达到2000时，A01K5220：C点得到信号1同时在A01K5220数字量输出模块上输出24V电（即高电平信号）。图3为灌装机暂停时的赋值功能，图4为灌装机生产时的赋值功能，运行原理同理。
[0034] 在一些实施例中，预警判断模块100还用于在所述实时运行参数超出所述当前预警参数阈值时，将所述实时运行参数发送至预警信息发送模块201，预警信息发送模块201还用于将所述实时运行参数发送至交互屏300显示，以便于用户快速地判断伺服电机的哪个参数出现预警，从而快速地采取相应的补救措施，避免伺服电机发生故障。
[0035] 在一些实施例中，预警判断模块100还用于根据不同的参数类型（如：温度类型、电压类型）发送不同的预警标识至预警信息发送模块201，预警信息发送模块201根据不同预警标识确定不同的预警信息。本实施例中，预警判断模块100只发送预警标识，相对于发送实时运行参数，数据量较小，减小预警判断模块100和预警信息发送模块201之间的传输带宽。
[0036] 具体地，预警判断模块100中设有第一映射表，所述第一映射表中存储有所述参数类型和预警标识的对应关系，在所述实时运行参数超出所述当前预警参数阈值时，根据所述实时运行参数对应的参数类型，在所述第一映射表中查找对应的预警标识，将所述预警标识发送至所述预警信息发送模块201。
[0037] 预警信息发送模块201中设有第二映射表，所述第二映射表中存储有所述预警标识和所述预警信息的对应关系，预警信息发送模块201在收到高电平信号和预警标识时，根据所述预警标识，在所述第二映射表中查找对应的预警信息，并将所述预警信息发送至交互屏300显示。本实施例中，预警信息发送模块201发送的预警信息与预警标识对应，即与伺服电机不同的运行参数类型对应，能够直接告知用户伺服电机的哪个运行参数接近故障阈值，使用户能够根据该具体故障的排查流程快速定位故障预警，并采取相应的处理措施。
[0038] 在一些实施例中，预警处理模块200还包括：与交互屏300连接的第一计时模块202和第二计时模块203。
[0039] 第一计时模块202用于接收所述伺服电机的启动信号和停止信号，为所述伺服电机的运行总时长计时，并将所述伺服电机的运行总时长发送至交互屏300显示。具体地，第一计时模块202在收到伺服电机的启动信号时开始计时，并保持计时，收到伺服电机的停止信号时停止计时，从而得到伺服电机的一次运行时长，每次伺服电机启动和停止之间的计时都在上一次计时的基础上累计，从而得到伺服电机的运行总时长。
[0040] 第二计时模块203连接预警判断模块100，用于在接收到预警判断模块100发送的高电平信号时，开始计时，在所述高电平信号转换为低电平时，说明故障预警解除，停止计时，并计算所述伺服电机的预警总时长，将所述伺服电机的预警总时长发送至交互屏300显示。具体地，第二计时模块203在收到该高电平信号时开始计时，高电平信号转换为低电平时，停止计时，从而得到伺服电机的一次故障预警过程的预警时长，每次预警过程的预警时长计时都在上一次计时的基础上累计，从而得到伺服电机的预警总时长。
[0041] 本实施例中，通过对伺服电机运行总时长和预警总时长计时，并在交互屏300显示，便于用户实时查看伺服电机的运行总时长和预警总时长。
[0042] 在一些实施例中，交互屏300用于接收用户输入的复位操作，产生计时复位信号，将所述计时复位信号发送至第一计时模块202和第二计时模块203，第一计时模块203和第二计时模块203在收到计时复位信号后将各自的计时清零。本实施例中，在更换新的伺服电机的情况下，需要对新的伺服电机重新累计运行总时长和预警总时长，用户通过交互屏300的复位按钮触发计时复位信号，交互屏300将计时复位信号分别发送至第一计时模块202和第二计时模块203，以清零各自的计时。
[0043] 如图5所示，第一计时模块202和第二计时模块203均可按图5中的功能模块设计，例如：在灌装机的S7‑200 PLC中设计图5的功能模块。
[0044] 对于第一计时模块202，点L7.0为伺服电机启动信号和停止信号（伺服电机启动时，点L7.0会得到高电平信号，即电机启动信号，伺服电机停止时，点L7.0为低电平，即电机停止信号）的输入点，对于第二计时模块202，点L7.0为预警判断模块100的高电平信号输入点。点L0.2为秒脉冲信号，INC_W为计数模块，MOV_W为赋值模块。例如：对于第一计时模块202，伺服电机启动时L0.2每秒发射一次秒脉冲信号同时INC_W（LW1）计数1次。当LW1的值达到60时INC_W（LW3）计数1次，同时MOV_W将0赋值给LW1，则INC_W（LW1）从0开始计时，并重新执行上述步骤。当LW3的值达到60时INC_W（LW5）计数1次，同时MOV_W将0赋值给LW3，则INC_W（LW3）从0开始计时，并重新执行上述步骤。点L0.3为时间复位按钮，（在更换新伺服电机时使用该功能）点L0.3得到信号时，将0同时赋值给到LW1、LW3、LW5来实现复位功能。其中，点L7.0和点L0.3都是S7‑200 PLC的外部信号端。
[0045] 在一些实施例中，交互屏300用于实时计算并显示所述伺服电机的预警总时长和运行总时长的占比，并按预设周期将所述伺服电机的预警总时长和运行总时长的占比发送至后台数据中心存储。正常情况下，随着伺服电机的使用时间越长，伺服电机的机械损耗，该预警总时长和运行总时长的占比会越大。按预设周期将所述伺服电机的预警总时长和运行总时长的占比存储，即可按时间序列存储多组占比数据，而且能够记录在哪个目标占比时更换了伺服电机，这些占比数据可以用于后续的机器学习，以预测伺服电机的寿命或更换周期。
[0046] 在一些实施例中，预警判断模块100用于通过伺服驱动卡获取伺服电机的实时运行参数，相对于现有技术中采用传感器获取实时运行参数的方式，节省了灌装机的安装空间，而且也避免了传感器信号对灌装机及伺服电机信号干扰的问题。
[0047] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0048] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0049] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
