[发明专利]一种控制系统板卡通道内部故障的诊断方法及实施系统

说明书

本发明公开了一种采用施加外部信号诊断控制系统板卡通道的方法及其实施系统。所述诊断方法包括：将外部激励信号源接于板卡过程通道,启动OPC Client，读取中控系统服务器的过程通道转化值,求取信号源时间序列和控制系统通道转化时间序列所形成的误差时间序列,重复该过程多次,形成试验样本,根据样本数据求出通道模型,进行均值与方差进行显著性校验,两个校验均接受时，通道诊断为无故障状态。本发明采用数据驱动的方法对板卡内部通道进行健康状态检测，不需要对板卡通道的机理知识要求，不需要增加硬件设备和对板卡拆卸，从而减轻了工作人员对专业知识的要求，降低了诊断成本。

技术领域

本发明属于控制系统自身的故障监测领域，具体涉及一种针对控制系统板卡内部通道的健康状态诊断方法。特别是当控制系统的板卡内部通道无法进行直接观测时，凭此方法可以实现对控制系统内部通道发生的异常状态或故障进行诊断。

背景技术

控制系统广泛应用于国民经济的各个行业，控制系统一旦发生故障，将会造成产品质量下降，正常工艺流程被打断，造成重大损失，甚至发生安全事故，引起人员伤亡。通常控制系统是通过板卡通道与现场设备相联系的，这些板卡通道与实际设备的信号需求相对应，一般分为模拟量输入，模拟量输出，数字量输入，数字量输出等类型，为了保证板块工作时不受干扰，控制系统的板块是通过外壳封装的，然而这种封装造成了板卡内部通道的状态无法测量，强行破坏封装会造成板卡运行的不稳定，通常控制系统提供一些故障代码作为内部通道发生故障时的提示，但这些代码所反映的内部通道故障信息非常有限，无法满足实际应用的要求。目前对控制系统板卡的诊断是返厂检验，但存在着检修周期长，花费成本高等问题。因此发明一种不通过拆卸就能对板卡内部通道进行健康状态检测的方法，对控制系统的现场维护具有很强的应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，用施加外部信号作用于被检测的通道，利用OPC技术获取控制系统对该过程通道的转化数值，通过分析误差时间序列来诊断通道是否存在着异常状况。

本发明所采用的技术方案是：

步骤一：将外部激励信号源接于板卡过程通道，设定检测时间长度为T，得到信号源时间序列，ｋ为采样时刻；

步骤二：启动中控系统服务器的OPC Server, 启动OPC Client，读取中控系统服务器的过程通道转化值，记为控制系统通道转化时间序列； 这里OPC Server是指中控系统自身所带有的能够向第三方软件提供数据输出的模块，OPC Client是指与中控系统的OPC Server相对应的获取控制系统内部数据而开发的接口程序;

步骤三：利用公式，求取信号源时间序列和控制系统通道转化时间序列所形成的误差时间序列，即

（１）

式中，为采样时刻，，n为时间序列的采样数目；

步骤四：重复步骤1到步骤3共m次，每次检测时间分别为T1，T2，…, Tm，获得m组误差时间序列，式中，为试验次数，k为每次试验的样本采样数。对于第j组误差时间序列，其均值和方差为

（２）

（３）

步骤五：利用公式（４）（５）求取通道正态分布模型及其参数

（４）

（５）

步骤六：采用数据获取和处理单元获取待检测通道的误差时间序列，通过公式（２）（３），求取其均值和方差，进行显著性校验：

１. 均值显著性校验

步骤1：假定H0: ；计算统计量；

步骤2：给定显著水平，查标准正态分布的上侧分位数表获得；

步骤3：若，则拒绝H0，若，则接受H0；

这里为检测样本的均值，为通道正态模型的均值，为检测样本的方差，为构造通道正态模型的试验次数，为标准正态分布的上侧分位数；

２. 方差显著性校验

步骤1：假定H0: ；统计量 ；