一种旋转式密封防护罩控制方法和装置

技术领域

本发明涉及密封防护罩控制领域，具体涉及一种旋转式密封防护罩控制方法和装置。

背景技术

《一种旋转式密封防护罩》(授权公告号为CN216949670U)的中国实用新型专利，公开了一种旋转式密封防护罩，通过设置两个密封件，在旋转式密封防护罩处于闭合状态时接触实现密封，防止外部的沙尘、雨水等进入旋转式密封防护罩内部，对内部的物体进行保护。

常用的密封防护罩控制装置通过设定限位开关或者定时控制实现防护罩的定位控制；针对密封防护罩工作过程中，内罩和外罩间滑道会受砂尘影响、罩体可能会发生形变，感应开关可能损坏的情况，常规防护罩控制装置可以通过检测驱动装置电流和感应开关信号，从而对驱动装置实施保护以免损坏执行机构。

常规防护罩控制装置在长时值守或无人值守场景下，存在两个主要问题：

1、可靠度低：常规控制装置通过提高各组成模块的可靠性来提升装置可靠度，但各模块特别是控制模块的可靠度在现有技术条件下提升难度太大；

2、缺乏故障自处理能力，有些故障如防护罩锁定异常，系统完全可以降级使用；有些故障如防护罩未到位，单纯故障报警等待维修会严重影响整机工作效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转式密封防护罩控制方法和装置，用以解决现有技术中存在故障自处理能力不完善的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转式密封防护罩控制方法包括以下步骤：当进入故障处理流程时，若防护罩控制装置中供电正常、综合控制模块所包括的主控板与用于向综合控制模块发送开罩或关罩指令的指控模块通信正常、综合控制模块与电源控制模块通信正常、用于输入和输出信号的采集板正常、且防护罩运动到位异常时，根据历史运行数据判断防护罩运动过程中是否阻力过大，如果并未出现阻力过大现象，设定防护罩从θ2继续执行开罩或关罩运动到θ1，运动到位结束故障处理流程；其中将防护罩开罩或关罩运动初始点设为θ0，运动结束点为θ1，当前所处位置θ2。

上述技术方案的有益效果为：当防护罩运动到位异常时，通过综合控制模块进行处理，避免了单纯的故障报警等待人工处理从而减少了整机工作效能受到的影响。

进一步地，如果出现阻力过大现象，正向运动无法到位，则设定防护罩从θ2反向运动到θ0+180°，并在反向运动到位之后对防护罩运动方式进行限定，如果反向运动阻力过大导致无法运动到位，则对防护罩运动和防护罩所在的转台最大运动速度进行限速。

上述技术方案的有益效果为：考虑到当出现阻力过大现象时，对防护罩进行相应的处理，考虑多种情况使故障处理流程更加完善。

进一步地，其中阻力过大现象的具体检测方法为系统运行时采集驱动控制装置的电流信号，当电流超出设定的阈值时判定为阻力过大。

上述技术方案的有益效果为：阻力与电流之间存在线性关系，通过检测电流可以准确的判断是否出现阻力过大现象。

进一步地，当进入故障处理流程，若控制装置中供电正常且综合控制模块中的主控板与指控模块通信异常时，将综合控制模块中的健康管理板作为主控板，并对新的主控板继续执行故障处理流程。

上述技术方案的有益效果为：当综合控制模块中的主控板与指控模块通信异常时，将主控板的冗余备份综合控制模块中的健康管理板作为主控板，使旋转式密封防护罩控制更加稳定。

进一步地，当进入故障处理流程，若控制装置中供电正常、综合控制模块中的主控板与指控模块通信正常、且综合控制模块与电源控制模块通信异常时，将综合控制模块中的健康管理板作为主控板，并对新的主控板继续执行故障处理流程，如果健康管理板已经作为主控板则系统降级使用并上报故障。

上述技术方案的有益效果为：当综合控制模块与电源控制模块通信异常时，将主控板的冗余备份健康管理板作为主控板，同时考虑到健康管理板已经作为主控板时的情况，使故障处理流程更加完善。

进一步地，当进入故障处理流程，若控制装置中供电正常、综合控制模块中的主控板与指控模块通信正常、综合控制模块与电源控制模块通信正常、且采集板输入异常，对采集板输入进行检测。

上述技术方案的有益效果为：考虑到采集板出现输入异常的情况，使故障处理流程更加完善。

进一步地，对采集板进行输入检测的手段为：采集板输入接口分为两两一组，一组中的两个输入接口分别用于采集锁定控制装置锁定到位状态和缩回到位状态，每周期遍历判断各组输入信号，若任一组的两个输入信号均能被检测到，则判定采集板输入正常。

上述技术方案的有益效果为：对采集板输入接口进行检测，遍历所有的输入信号，使采集板输入的检测更加完善。

进一步地，当进入故障处理流程，若控制装置中供电正常、综合控制模块中的主控板与指控模块通信正常、综合控制模块与电源控制模块通信正常、且采集板输出异常，对采集板输出进行检测。

上述技术方案的有益效果为：考虑到采集板出现输出异常的情况，使故障处理流程更加完善。

进一步地，采集板输出检测方法为，将采集板上输出接口分为两两一组，一组中的两个输出接口分别用于输出防护罩控制装置所包括的控制锁定控制装置的伸出信号和缩回信号，每周期遍历判断各组输入信号，若任一组中的两个输出信号均能被检测到，则判定采集板输出正常；其中，锁定控制装置用于在防护罩闭合或者打开到位后，对防护罩进行锁定。

上述技术方案的有益效果为：对采集板输出接口进行检测，遍历所有的输出信号，使采集板输出的检测更加完善。

进一步地，若出现如下任一种情况，则进入故障处理流程：

情况一：综合控制模块接到指控模块发送的开罩或关罩指令，随后综合控制模块执行开罩或关罩指令的过程中，若防护罩控制装置所包括的锁定控制装置未锁定、锁定控制装置处于缩回状态且未缩回到位时，进入故障处理流程；

情况二：综合控制模块接到指控模块发送的开罩或关罩指令，随后综合控制模块执行开罩或关罩指令的过程中，若锁定控制装置未锁定、锁定控制装置处于缩回状态且缩回到位，进而综合控制模块向驱动控制装置发送速度指令到位后运动停止时防护罩打开或闭合到位异常的情况下，进入故障处理流程；

情况三：综合控制模块接到指控模块发送的开罩或关罩指令，随后综合控制模块执行开罩或关罩指令的过程中，若锁定控制装置未锁定、锁定控制装置处于缩回状态且缩回到位，进而综合控制模块向驱动控制装置发送速度指令到位后运动停止时防护罩打开或闭合到位正常，综合控制模块未检测到伸出或者缩回到位信号的情况下，进入故障处理流程；

其中，锁定控制装置用于在防护罩闭合或者打开到位后，对防护罩进行锁定。

上述技术方案的有益效果为：对防护罩工作流程中出现故障的环节进行选择，并进入故障处理流程，使防护罩工作的可靠性得到提升。

进一步地，当综合控制模块未接收到开罩或关罩指令时，首先对网络通道及物理链路进行检查，其次对远程指控模块是否发送指令进行检查，最后对综合控制模块是否接收指令进行检查。

上述技术方案的有益效果为：对防护罩未收到开罩或关罩指令故障情况进行处理，使防护罩工作的可靠性得到提升。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种一种旋转式密封防护罩控制装置，该装置包括综合控制模块、指控模块、电源控制模块、传感器信号采集模块、驱动控制装置和锁定控制装置，其中指控模块与综合控制模块相连，以将接收的命令信息发送给综合控制模块；电源控制模块用于给综合控制模块提供电源，通过与综合控制模块连接，接收到综合控制模块指令后可以向驱动控制装置提供电源；传感器信号采集模块用于采集防护罩实时信息，并与综合控制模块连接，以将采集的信息传递给综合控制模块；驱动控制装置与综合控制模块连接，用于接收综合控制模块的信号驱动防护罩运动；锁定控制装置与综合控制模块连接，用于接收综合控制模块传达的信号对防护罩进行锁定；各模块用于配合实现旋转式密封防护罩控制方法。

附图说明

图1是本发明旋转式密封防护罩控制装置组成图；

图2是本发明旋转式密封防护罩控制装置的综合控制模块组成图；

图3是本发明旋转式密封防护罩控制方法流程图；

图4是本发明采集板信号采集过程故障自处理流程图；

图5是本发明采集板输出过程故障自处理流程图；

图6是本发明故障诊断和分级处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

旋转式密封防护罩控制方法实施例：

本发明的针对故障报警时未建立故障分级检测处理的问题，提出了一种有效的方法，该方法的流程框图如图3所示，该方法的具体实施步骤如下：

1)通过指控模块向综合控制模块下发“开罩”或者“关罩”指令，若未接收到“开罩”或者“关罩”指令，则首先对网络通道及物理链路进行检查，其次对远程指控模块是否发送指令进行检查，最后对综合控制模块是否接收指令进行检查；

2)综合控制模块接收到指令后，读取锁定控制装置上开关信号判断锁定控制装置处于“伸出”或者“缩回”状态，若锁定控制装置处于“伸出”状态则综合控制模块控制锁定控制装置“缩回”随后执行步骤3)，若锁定控制装置处于“缩回”状态则直接执行步骤3)；

3)综合控制模块判断是否“缩回”到位，若锁定控制装置缩回到位则执行步骤4)，若缩回不到位则进行故障诊断流程；

4)综合控制模块向驱动控制装置发送速度指令，驱动控制装置判断工作状态，如果没有收到报警或者故障信号，驱动控制装置驱动电机带动防护罩运动到设定位置，防护罩开罩和关罩时设定运动方向相反，防护罩运动到位后，综合控制模块判定到位情况，若正常到位则综合控制模块控制锁定控制装置伸出，若未到位则进入故障诊断流程；

5)综合控制模块判断是否检测到伸出到位信号，若未检测到伸出到位信号则进入故障诊断流程。

故障诊断流程具体操作如下：首先判断供电是否正常，如果供电异常，则上报故障，等待人工处理；

之后判断综合控制模块中的主控板与指控模块通信是否正常，如果异常则将健康管理板作为主控板，并对新的主控板继续执行故障处理流程；

之后判断综合控制模块与电源控制模块通信是否正常，如果异常则将健康管理板作为主控板，并对新的主控板继续执行故障处理流程，如果健康管理板已经作为主控板则系统降级使用并上报故障；

之后判断采集板输入是否正常，如果异常则对采集板进行输入接口检测，将采集板上24路输入接口分为两两一组，一组中的两个输入接口分别用于采集锁定控制装置锁定到位状态和缩回到位状态，每周期遍历判断各组输入信号，若任一组的两个输入信号均能被检测到，则判定采集板输入正常，如果未检测到信号同时存在第二块采集板则切换到第二块采集板进行上述检测，如已经为第二块采集板则上报故障进行人工处理。

之后判断采集板输出是否正常，如果异常则对采集板进行输出接口检测，将采集板上24路输出接口分为两两一组，一组中的两个输出接口分别用于输出控制锁定控制装置的伸出信号和缩回信号，每周期遍历判断各组输出信号，若任一组中的两个输出信号均能被检测到，则判定采集板输出正常，如果未检测到信号同时存在第二块采集板则切换到第二块采集板进行上述检测，如已经为第二块采集板则上报故障进行人工处理。

若采集板输入输出无异常则判断防护罩开罩运动是否到位，如果运动到位，则对防护罩运动和防护罩所在的转台最大运动速度进行限速，如果运动不到位，则进入故障处理流程，设定防护罩开罩运动初始点为θ0，运动结束点为θ1，当前所处位置θ2，根据历史运行数据判断防护罩开罩运动过程中是否阻力过大影响运动到位，如果并未出现阻力过大现象，设定防护罩从θ2继续执行开罩或关罩运动到θ1，退出故障自处理流程；如果出现阻力过大现象，正向运动无法到位，则设定防护罩从θ2反向运动到θ0+180°，并在反向运动到位之后对防护罩运动方式进行限定，如果反向运动阻力过大导致无法运动到位，则对防护罩运动和防护罩所在的转台最大运动速度进行限速。

其中阻力过大现象的具体检测方法为由于阻力与电流之间存在线性关系，所以系统运行时采集驱动控制装置的电流信号，当电流超出设定的阈值时判定为阻力过大。

下面结合实际对方案进行具体说明，如图1所示，密封防护罩控制装置由综合控制模块、电源控制模块、传感器信号采集模块、驱动控制装置、锁定控制装置和远程指控模块组成。综合控制模块通过UDP网络通信协议接收远程指控模块指令，同时将系统运行状态信息上传至远程指控模块；综合控制模块通过CAN通信协议与驱动控制装置进行信息交互，采集防护罩位置信息和驱动器运行信息，向驱动器发送速度指令。

如图2所示，综合控制模块由主控板、健康管理板、交换机板、第一采集板、第二采集板、电源板卡和背板组成。各个板卡为标准3U可插拔板卡，通过PCIE总线接入背板，进行信息交互。

主控板基于LS2K1000-I搭建，主要完成状态监测和指令交互，是防护罩控制装置的核心，装载主控软件；

健康管理板与主控板硬件一致，装载健康管理软件，主要完成故障库搭建、故障数据收集和故障诊断；

交换机板基于GD32F103RGT6和KD3004搭建，主要提供8路自适应千兆网络；

第一采集板和第二采集板硬件一致，基于JFM7K325T搭建，主要采集开关量信号，输出控制信号；

电源板主要给各模块提供电源；

上述各模块通过背板连接，进行信号交互。

电源控制模块给综合控制模块提供DC28V电源，通过CAN通信与综合控制模块进行数据交互，接收到控制指令后可以向驱动器提供AC220V电源。

传感器信号采集模块由第一感应开关、第二感应开关和开关信号调理模块组成，其主要功能是将采集到的第一开关信号和第二开关信号经过开关信号调理后送入第一采集板或第二采集板。

驱动控制装置由功率控制模块、驱动器和驱动电机组成，功率控制板由继电器、二极管等组成，完成驱动器低压上电功能，优选全数字交流驱动器，通过CAN通信接口实现与主控板的通信，优选交流永磁同步电机，接收驱动器控制信号，驱动执行机构完成防护罩打开和或关闭动作。

锁定控制装置作用是在防护罩闭合或者打开到位后，控制锁定控制装置完成锁定，防止转台运动时带动防护罩晃动，引起结构形变。由功率控制模块和锁定执行机构组成，功率控制模块优选双继电器搭建锁定执行机构电源电路，实现电源的正负转换，锁定执行机构优选电动推杆。

远程指控模块采用银河麒麟系统，主要实现防护罩的工作控制，构建人在环路的故障自处理应答机制。

如图3所示，本实施例提供一种密封防护罩控制方法，包括：

步骤1：操作手在远程指控模块，发送“开罩”或者“关罩”指令，通过UDP网络通信向综合控制模块主控板下发指令；

步骤2：操作手在远程指控模块，观察是否接收到综合控制模块主控板上传的防护罩运行信息和综合控制模块健康管理板上传的各模块健康管理状态信息，健康管理板与远程指控模块通过UDP通信，上传健康管理状态；

步骤3：综合控制模块主控板通过UDP网络通信接收到任务控制信号后，通过第一采集板读取锁定控制装置上“伸出到位”和“缩回到位”开关信号判断锁定控制装置处于“伸出”或者“缩回”状态，主控板通过CAN通信从驱动器读取编码器信号；

步骤4：综合控制模块主控板控制锁定控制装置“缩回”，并判断是否“缩回”到位；

步骤5：锁定控制装置缩回到位后，综合控制模块主控板通过主控程序执行既定运动逻辑，将防护罩运动段分为低速启动段，全速运动段和减速制动段，通过CAN通信向驱动器发送速度指令；

步骤6：驱动器判断工作状态，如果没有收到报警或者故障信号，驱动器驱动电机带动防护罩运动到设定位置，防护罩开罩和关罩时设定运动方向相反；

步骤7：防护罩运动到位后，综合控制模块主控板判定到位情况，到位后综合控制模块主控板向综合控制模块第一采集板发出控制信号，综合控制模块采集板控制功率控制模块上继电器开通或闭合向锁定执行机构供电，通过电源正负转换，实现锁定执行机构的伸出和或缩回控制。

故障诊断和处理流程：

步骤1，通过健康管理板采集自身和各控制模块的健康信息，搭建健康管理库，采集对象包括主控板；

步骤2，通过健康管理库对各模块进行故障诊断，主控板若出现故障信息，健康管理板升级为主控板；

步骤3，在第一采集板输入或者输出接口发生故障时，通过轮换算法切换输入或者输出接口；在第一采集板检测到PCIE故障时，自主切换到第二采集板；

步骤4，使用远程指控模块采集各模块的运行数据，得到历史运行数据记录；

步骤5，通过历史运行数据记录来监控防护罩控制装置的运行状态，并诊断防护罩控制装置是否出现故障，若诊断出有故障，则根据故障类型确定设备维修、降级运行、故障自处理等状态，从而确保装备整机工作效能。

如图4所示，系统供电后，远程指控模块与综合控制模块主控板和健康管理板通过UDP网络通信进行数据交互，检测到主控板通信异常后，健康管理板通过软件流程自动切换为主控板；

主控板内加载程序运行时，首先检查CAN通信模块状态，如果检测到主控板CAN通信异常，则健康管理板自动切换为主控板，如果健康管理板已经切换过则系统降级使用并上报故障代码，请求人工处理。

第一开关量信号和第二开关量信号通过短接模块将信号接入第一采集板和第二采集板，在开罩或者关罩之前，综合控制模块主控板会检查开关量信号，本实施例中，将第一开关量信号接入IN

如图5所示，本实施例中，将采集板控制“伸出”的继电器控制信号记为OUT

如图6所示，以防护罩开罩故障为例，其典型故障诊断和处理流程如下：首先判断电源模块供电是否正常，如果电源异常，则上报故障，等待人工处理；之后判断主控板工作是否正常，如果异常则进入故障自处理流程1，健康管理板自动切换为主控板；之后判断第一采集板是否正常，如果异常则进入故障自处理流程2，详见图4、图5所示；采集板工作无异常则判断防护罩开罩运动是否到位，如果运动到位，则系统进入降级运行状态1，对防护罩运动和转台最大运动速度进行限制，如果运动不到位，则进入运动不到位故障自处理流程3，故障自处理流程3如下：

假定防护罩开罩运动初始点为θ0，运动结束点为θ1，当前所处位置θ2，根据历史运行数据判断防护罩开罩运动过程中是否阻力过大，如果阻力不大，则设定防护罩从θ2继续运动到θ1，之后完成锁定，退出故障自处理流程；如果阻力偏大，则设定防护罩从θ2反向运动到θ0+180°，之后完成锁定，同时进入降级运行状态2，仅对防护罩运动方式进行限定。

旋转式密封防护罩控制装置实施例：

本发明还提供了一种旋转式密封防护罩控制装置，该装置包括综合控制模块、指控模块、电源控制模块、传感器信号采集模块、驱动控制装置和锁定控制装置，其中指控模块与综合控制模块相连，以将接收的命令信息发送给综合控制模块；电源控制模块用于给综合控制模块提供电源，通过与综合控制模块连接，接收到综合控制模块指令后可以向驱动控制装置提供电源；传感器信号采集模块用于采集防护罩实时信息，并与综合控制模块连接，以将采集的信息传递给综合控制模块；驱动控制装置与综合控制模块连接，用于接收综合控制模块的信号驱动防护罩运动；锁定控制装置与综合控制模块连接，用于接收综合控制模块传达的信号对防护罩进行锁定；各模块用于配合实现旋转式密封防护罩控制方法。具体过程已在旋转式密封防护罩控制方法实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围。