[发明专利]一种联合收割机多输入故障诊断方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特指一种用于联合收割机的多输入故障诊断方法及其装置。 

背景技术

切纵流联合收割机在田间作业时，速度过快会使得喂入量过大从而造成割台搅龙、输送槽、切流滚筒、纵轴流滚筒和输粮搅龙等转动部件的堵塞,影响到收割机的作业质量，所以对联合收割机进行故障诊断研究显得尤为必要。国内外学者在联合收割机负荷智能监测和联合收割机故障诊断方面做了较多的研究，虽然取得了一定的成果，但是由于没有考虑到联合收割机的非线性特性,所以效果不是很理想。本文提出基于遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)的模糊神经网络（Fuzzy Neural Network，简称FNN）算法来建立切纵流联合收割机的堵塞故障诊断模型，将遗传算法、模糊算法和神经网络算法相结合，并应用到联合收割机的堵塞故障诊断中来，建立联合收割机的堵塞故障诊断的各种故障征兆与故障类型之间的非线性映射关系实现故障诊断和定位，解决联合收割机的堵塞故障诊断问题。 

针对上述情况本发明提出一种基于PLC的多输入智能故障诊断方法及其装置，对联合收割机的工作情况进行全面的实时监测，采集故障率高的部件的信号值，根据多路信号的融合技术和判断规则来提高联合收割机的实时检测和故障报警能力，从而实现对联合收割机工作情况的自动监测，可以有效的节约人力、物力与资金，提高机械运行的可靠性和稳定性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PLC的联合收割机多输入故障诊断方法及其装置，可以对联合收割机的状态进行全面并实时的监测，在故障发生前发出提前预警信号，提高联合收割机的可靠性，促进被动维修向预防故障观念的转变。 

联合收割机故障诊断装置包括信号采集模块、PLC、液晶显示模块、声光报警模块、电源模块和调速机构；所述信号采集模块包括易堵塞部件的转速传感器、发动机的振动信号传感器、发动机的水温传感器、粮仓装满信号传感器、前进速度传感器和信号调理电路；所述易堵塞部件包括联合收割机的割台搅龙、输送槽、切流滚筒、纵轴流滚筒和输粮搅龙。所述易堵塞部件的转速传感器分别安装在联合收割机的割台搅龙、输送槽、切流滚筒、纵轴流滚筒和输粮搅龙的转速输出轴上；所述发动机的振动传感器安装在发动机的动力输出轴上；所述发动机的水温传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触；采用所述粮仓装满传感器安装在粮仓顶部；前进速度传感器安装在前进轮上。 

所述堵塞部件的转速传感器采用霍尔传感器；所述发动机振动信号传感器采用电容式振动传感器；所述发动机水温传感器采用半导体热敏电阻传感器；所述粮仓装满传感器采用超声波测距传感器；所述前进速度传感器采用霍尔传感器。本系统还可以利用PLC的计时功能来记录联合收割机的工作时间。 

 所述传感器采集到易堵塞部件的转速信号、发动机的振动信号、发动机的水温信号、粮仓装满信号和前进速度信号后，经过信号调理电路将所得信号传入PLC，PLC通过一种多信息融合技术对所得数据进行处理，本系统的诊断结果为3种：正常、预警和报警，将得到的结果传入液晶显示模块进行显示。 

PLC得到诊断结果后还发出声光预警报警信号，声光预警报警信号在声光报警模块中显示并且及时的采取措施来预防故障的发生。具体过程如下：若通过判断得出的结果为正常，则可以保持前进速度不变继续进行作业，调速机构不工作；若通过判断得出的结果为预警，则说明收割机工作马上会出现异常情况，需要即时降低前进速度，此时调速机构需要发出降低速度指令给收割机，使收割机维持在正常的工作范围内；若通过判断得出的结果为报警，则说明收割机工作出现故障，此时调速机构需要发出停止工作指令给收割机，使得联合收割机停止作业进行检修。 

本发明采用的联合收割机多输入故障诊断方法是： 

1）转速传感器采集割台搅龙、输送槽、切流滚筒、纵轴流滚筒和输粮搅龙的转速值；振动传感器采集发动机的振动信号；水温传感器采集发动机的温度值；超声测距传感器采集粮仓装满高度值；转速传感器采集前进速度的转速值；

2）将测得的信号传入PLC，PLC根据多线性融合技术对测得数据进行分析处理，得到故障诊断结果； 

3）将故障诊断结果传入液晶显示模块中进行显示；

4)当出现故障时，PLC及时发出声光预警报警信号，声光报警模块对声光预警报警信号进行显示。

本系统采用的堵塞故障诊断方法为一种基于GA-FNN的故障诊断算法，具体步骤如下：