港口設備的現(xiàn)代電控系統(tǒng)的遠程診斷技術(shù)研究

摘 要：隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，各類設備的復雜程度和自動化程度都越來越高，許多設備也都綜合了電子、自動控制、機械以及計算機等技術(shù)，設備中的電子元器件越來越多，這在一定程度上增大了設備故障診斷的難度。特別是一些港口設備的電控系統(tǒng)，想要對其進行故障診斷更是難上加難。而遠程故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一難題，下面本文就港口設備的現(xiàn)代電控系統(tǒng)的遠程故障診斷技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：港口設備 電控系統(tǒng) 遠程診斷技術(shù)

中圖分類號：TN4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0059-01

近年來，我國的港口設備日趨大型化、自動化，設備上的電控系統(tǒng)越來越復雜。由于港口設備所處作業(yè)環(huán)境的特殊性，電子類元器件比機械類零部件更容易發(fā)生故障。一旦電控系統(tǒng)發(fā)生故障，能否及時快速地對故障進行診斷和排除，直接關(guān)系到港口生產(chǎn)作業(yè)效率。遠程故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)，為解決港口大型設備電控系統(tǒng)故障問題提供了有利條件?；诖它c，本文以某港口橋式起重機的機電控制系統(tǒng)為依托，并以遠程故障診斷技術(shù)為基礎，設計一個遠程故障診斷系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)來實現(xiàn)對橋式起重機電控系統(tǒng)的故障監(jiān)測和診斷。下面就此展開詳細論述。

1 遠程故障診斷技術(shù)概述

（1）遠程故障診斷技術(shù)的優(yōu)點。

所謂的遠程故障診斷技術(shù)實質(zhì)上就是網(wǎng)絡通信技術(shù)與故障診斷技術(shù)的融合。當設備發(fā)生故障時，設備所在現(xiàn)場的監(jiān)測系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)與遠程故障服務中心內(nèi)的診斷系統(tǒng)建立通信連接，并由現(xiàn)場監(jiān)測站將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳給遠程服務中心，通過中心內(nèi)計算機的分析、判斷便可得出故障診斷結(jié)果，然后再將這些結(jié)果回傳給監(jiān)測站，指導設備維修。與傳統(tǒng)的診斷技術(shù)相比，遠程故障診斷具有以下幾個方面的優(yōu)點：其一，能夠更快地對故障進行診斷和排除，可大幅度降低故障對設備的影響；其二，有助于提高維修需求的響應能力；其三，可進一步降低設備的維修成本；其四，能顯著縮短因故障導致的設備停機時間，有利于提高設備的工作效率。

（2）遠程故障診斷的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

在遠程故障診斷中，診斷系統(tǒng)與被診斷對象之間基本都分布在不同的地點，信息的交互是借助通信網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，這就使得遠程故障診斷具有了跨地域性的特點。而如何使傳統(tǒng)診斷技術(shù)中的信號采集、數(shù)據(jù)分析和專家診斷等功能通過網(wǎng)絡在遠程運行，就必須對以下幾個問題加以解決，具體包括：網(wǎng)絡模式下的信號采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)庫設計、故障診斷推理等等。

2 港口設備電控系統(tǒng)遠程故障診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

（1）港口設備電控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程故障診斷的意義。

從目前我國港口大型設備的具體運行情況來看，電氣部分故障的發(fā)生幾率要遠遠高于機械部分，并且電氣系統(tǒng)本身對維修和保養(yǎng)的要求也比機械部件高。同時，由于電控方案的種類較多，從而使得我國各大港口中同類設備就會有多種不同的電控系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展速度越來越快，平均4年左右港口設備的電控系統(tǒng)就需要進行一次更新?lián)Q代，這給維修保養(yǎng)帶來了一定的難度。如果設備出現(xiàn)故障后無法獲得及時有效地維修，那么會直接影響港口正常生產(chǎn)，這不僅會給一些公司造成巨大的經(jīng)濟損失，而且還會造成嚴重的社會影響。為此，對設備電控系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和故障診斷就顯得尤為重要。遠程故障診斷系統(tǒng)的提出為這一問題的解決提供了一個較為可行的方案。下面以某港口公司50T-50M集裝箱岸邊橋式起重機的電控系統(tǒng)為例，設計遠程故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)。選擇該設備的主要原因是它的電控系統(tǒng)極具典型性，其采用的是由656DC5變流裝置、676H5變頻裝置、2000系列PLC以及CP316H CPU組成的全數(shù)字控制變頻系統(tǒng)。

（2）遠程故障診斷系統(tǒng)的設計。

1）遠程故障診斷系統(tǒng)應具備的功能。①系統(tǒng)的遠程PC機應當能夠通過公司內(nèi)部網(wǎng)絡對橋式起重機控制室PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測；②在特別許可下，遠程PC機應當能夠通過公司內(nèi)部網(wǎng)絡對橋式起重機控制室PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時控制；③遠程PC機應當能夠?qū)蚴狡鹬貦C控制室PLC的日常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)進行保存，并且能夠自動完成一些統(tǒng)計分析報表。

2）實現(xiàn)遠程診斷的主要技術(shù)內(nèi)容。①對PLC的配置、信號采集、存儲以及傳送原理進行相關(guān)的試驗和研究，以此來確定所具有的功能；②對PLC的通信協(xié)議進行系統(tǒng)研究，具體包括變量內(nèi)存地址分配表、PLC源程序以及編程工具軟件等；③建立包括通信接口在內(nèi)的PLC試驗裝置，并進行相應的軟件開發(fā)和調(diào)試；④按照處理終端的功能及界面要求，開發(fā)與之相適應的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；⑤建設公司子網(wǎng)，并設置相應的授權(quán)用戶。

3）橋式起重機電控系統(tǒng)遠程故障監(jiān)控系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)的設計主要是基于通訊網(wǎng)絡這一基礎之上，下面進行具體介紹。橋式起重機電控系統(tǒng)信息流與通訊網(wǎng)絡可分為以下三個層次：①遠距離I/O信號與PLC間的通訊網(wǎng)絡層。由于該橋式起重機電控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡是遠距離I/O信號與PLC之間的通訊網(wǎng)絡，這個網(wǎng)絡屬于信號采集、命令執(zhí)行與PLC之間的通訊網(wǎng)絡，它由多個現(xiàn)場I/O模塊構(gòu)成，并利用通訊線纜與PLC主框架上的通訊模塊相連接，該通訊模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場各個I/O模塊的通訊；②驅(qū)動器與PLC之間的通訊網(wǎng)絡。利用一根帶有屏蔽功能的三芯對絞線將若干個交、直流驅(qū)動器的控制裝置及反饋信息與PLC主框架上的通訊模塊相連接，由此來實現(xiàn)信息傳遞，這樣便可完成PLC對驅(qū)動器的控制。同時交、直流驅(qū)動器上的狀態(tài)信息以及各種故障代碼除能夠顯示在相應的顯示裝置上之外，還能利用與之相對應的通訊模塊傳給PLC，這樣維修人員便可以及時、準確地找到故障發(fā)生的原因和具體位置；③PLC與控制計算機之間的通訊網(wǎng)絡。該通訊網(wǎng)絡主要負責PLC與控制計算機之間的通訊。具體設計時可以通過計算機上相應的配套軟件來對PLC進行編程和配置，并且使用該軟件還能夠?qū)?、直流?qū)動器的驅(qū)動程序進行編程和監(jiān)控；④遠程監(jiān)控的實現(xiàn)。橋式起重機電控系統(tǒng)的遠程故障監(jiān)控系統(tǒng)可通過公司內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)來予以實現(xiàn)。先將存儲在PLC中的電控系統(tǒng)的控制信號數(shù)據(jù)通過RS232通訊接口與公司的網(wǎng)絡相連接，然后再利用不同的通訊協(xié)議便可以實現(xiàn)對橋式起重機電控系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。

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