探討港口設(shè)備的現(xiàn)代電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

摘 要：在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，我國(guó)港口通過(guò)現(xiàn)代設(shè)備處理貨物的能力得到很大提升，為了更好規(guī)范快捷的對(duì)港口貨物進(jìn)行自動(dòng)裝卸，就必須利用電控系統(tǒng)的運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。而在無(wú)法對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行近距離控制時(shí)，需要通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。本文結(jié)合筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，就主要針對(duì)港口設(shè)備的現(xiàn)代電控系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：港口設(shè)備 現(xiàn)代電控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH2065；TP271.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（a）-0020-02

最近幾年以來(lái)，我國(guó)港口設(shè)備不斷向著現(xiàn)代化、大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備上采取的現(xiàn)代電控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷的隨之提高。由于港口設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中所處環(huán)境具有一定的特殊性，相比于機(jī)械類(lèi)零部件，電子類(lèi)元器件發(fā)生故障的概率更高。在電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能否及時(shí)對(duì)其進(jìn)行診斷并采取措施予以排除，會(huì)直接影響到港口生產(chǎn)的效率。而隨著遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的不斷推廣，進(jìn)一步解決了港口設(shè)備現(xiàn)代電控系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問(wèn)題。因此，本文主要采取了遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)，針對(duì)某港口橋式起重機(jī)的機(jī)電控制系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，有效的對(duì)該系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。

1 遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)概述

1.1 遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)具有的主要優(yōu)點(diǎn)

將網(wǎng)絡(luò)通信和故障診斷兩大技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，就是本文所述遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的根本所在。一旦設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)了問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就可以及時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程故障服務(wù)中心當(dāng)中的診斷系統(tǒng)有機(jī)連接起來(lái)，通過(guò)把采集到的故障信息傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)中心進(jìn)行分析和判斷，快速把獲得的故障診斷結(jié)果傳送回現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站，及時(shí)采取措施進(jìn)行維修。相對(duì)于傳統(tǒng)診斷技術(shù)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)之處體現(xiàn)在下述三個(gè)方面：首先，可以在更短的時(shí)間內(nèi)診斷和排除設(shè)備運(yùn)行中所發(fā)生的故障，避免了故障對(duì)設(shè)備產(chǎn)生過(guò)大的影響；其次可以進(jìn)一步加快設(shè)備維修的響應(yīng)速度，減少維修成本；最后還可以盡可能的縮短由于故障而導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。

1.2 遠(yuǎn)程故障診斷具有的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題

在進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷的過(guò)程中，被診斷設(shè)備和診斷系統(tǒng)通常都會(huì)設(shè)置在不同的地點(diǎn)，主要通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的交互，因此遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是具有跨地域性。但是如何能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，就需要解決下述幾個(gè)主要問(wèn)題：在網(wǎng)絡(luò)模式下如何進(jìn)行信號(hào)的采集工作、數(shù)據(jù)的處理和傳輸工作、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)以及故障的分析和診斷工作等。

2 港口設(shè)備管理系統(tǒng)模型

在現(xiàn)代港口設(shè)備管理中通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)模型可以對(duì)港口中所使用的各種設(shè)備的作業(yè)情況進(jìn)行采集和分析，提高港口設(shè)備管理的水平。而港口設(shè)備管理系統(tǒng)可以為相關(guān)的管理工作人員及時(shí)提供更多的設(shè)備以及生產(chǎn)信息，進(jìn)而實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備管理策略。對(duì)于過(guò)去采取的設(shè)備管理方法來(lái)說(shuō)，會(huì)利用到大量的人力來(lái)統(tǒng)計(jì)各種報(bào)表信息，冗余環(huán)節(jié)過(guò)多，花費(fèi)的周期過(guò)長(zhǎng)，得到的管理信息的準(zhǔn)確性也不高，根本不能及時(shí)的對(duì)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤和反應(yīng)。所以在實(shí)際生產(chǎn)中不斷的對(duì)這些信息處理方法進(jìn)行改進(jìn)，極大程度的滿(mǎn)足了現(xiàn)代港口設(shè)備管理的實(shí)際需求。港口設(shè)備管理系統(tǒng)為信息使用者創(chuàng)建了更便捷的信息交流平臺(tái)，能夠及時(shí)找到所需設(shè)備的相關(guān)信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行快速分析和處理。

2.1 硬件系統(tǒng)

只有在充分利用已有硬件資源的基礎(chǔ)上，才可以進(jìn)一步完善港口設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。目前我國(guó)很多較大型的港口都根據(jù)自身特點(diǎn)建設(shè)了相應(yīng)的設(shè)備管理系統(tǒng)，通常在通訊設(shè)備方面主要包括兩種，一種是有線網(wǎng)絡(luò)；另一種則是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所發(fā)出的通信信號(hào)基本上可以將整個(gè)港口完全覆蓋。因此，港口在滿(mǎn)足了設(shè)備管理以及作業(yè)生產(chǎn)兩大系統(tǒng)對(duì)信息傳輸性能的要求之后，可以提高充通訊資源的利用率，設(shè)計(jì)出更加完善的港口設(shè)備管理系統(tǒng)，提高整個(gè)港口的生產(chǎn)效率。而且在構(gòu)建港口設(shè)備管理系統(tǒng)的過(guò)程中還可以對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行充分考慮，通過(guò)充分運(yùn)用組域的概念，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全面管理和信息的全面采集，將這些分析結(jié)果利用通訊網(wǎng)絡(luò)快速的傳遞到其他的節(jié)點(diǎn)，保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠穩(wěn)定性，只需要和服務(wù)器相互連接就可以對(duì)地面設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，并在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行不斷的更新。由此可見(jiàn)，該方法不僅可以確保各種軟件相互匹配，還可以讓擁有一定權(quán)限的其他設(shè)備進(jìn)入管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面設(shè)備的有效監(jiān)測(cè)和管理。除此之外，如果企業(yè)具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，還可以對(duì)服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙擊備份，以此來(lái)提高數(shù)據(jù)的完整性，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。

2.2 軟件系統(tǒng)

管理系統(tǒng)軟件主要包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。對(duì)于不同種類(lèi)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，其所具有的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)通常也是不一樣的，這就會(huì)造成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的數(shù)據(jù)文檔也不一樣。所以通過(guò)在靜態(tài)管理系統(tǒng)當(dāng)中針對(duì)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換接口，可以確保靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)之間更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通常在靜態(tài)管理系統(tǒng)模型當(dāng)中會(huì)包括下述幾個(gè)模塊，分別是：故障統(tǒng)計(jì)模塊、設(shè)備履歷模塊、信息統(tǒng)計(jì)模塊、計(jì)劃維修模塊以及備件模塊等，這些模塊之間的信息能夠進(jìn)行及時(shí)的共享和溝通。相關(guān)管理人員也可以充分利用這些模塊當(dāng)中的信息來(lái)設(shè)定工作計(jì)劃、合理安排工作人員、及時(shí)分析故障問(wèn)題，并可以將成本控制在合理范圍內(nèi)。

3 港口設(shè)備電控系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)情況

3.1 港口設(shè)備電控系統(tǒng)中采取遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的主要作用

根據(jù)目前我國(guó)大型港口各種設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，通常機(jī)械部分發(fā)生故障的幾率會(huì)明顯低于電氣部分，而且在維修保養(yǎng)方面，機(jī)械部件所提出的要求也遠(yuǎn)不及電氣系統(tǒng)。實(shí)際工作中可以選擇的電控方案非常多，即使是同類(lèi)型的設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)若干種不同的電控系統(tǒng)。而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)港口設(shè)備的電控系統(tǒng)平均四年就會(huì)進(jìn)行一次更新，進(jìn)一步加大了設(shè)備的維修和保養(yǎng)難度。一旦設(shè)備發(fā)生故障以后得不到及時(shí)的解決，就會(huì)對(duì)港口的日常生產(chǎn)作業(yè)造成極大的影響，在給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還會(huì)引起一系列的社會(huì)問(wèn)題。因此有必要加強(qiáng)港口設(shè)備電控系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)力度。

遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)可以說(shuō)是一個(gè)切實(shí)可行的解決方案。本文主要以某港口公司所采用的型號(hào)為50T-50M集裝箱岸邊橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)作為分析案例，針對(duì)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的遠(yuǎn)程故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)。該設(shè)備電控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的典型性，而且采用2000系列PLC、656DC5變流裝置、CP316HCPU以及676H5變頻裝置等共同構(gòu)成了全數(shù)字控制變頻系統(tǒng)。

3.2 港口設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有的主要功能

其一，為了給遠(yuǎn)程診斷奠定良好的基礎(chǔ)，可以在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單機(jī)控制室當(dāng)中的狀態(tài)數(shù)據(jù)。其二，對(duì)于一些特殊的情況，可以利用遠(yuǎn)程個(gè)人計(jì)算機(jī)及時(shí)獲得單機(jī)控制室當(dāng)中的PLC數(shù)據(jù)。其三，可以利用遠(yuǎn)程個(gè)人計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的安全性和完整性。其四，進(jìn)一步分析已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，快速生成相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析表。其五，根據(jù)實(shí)際需要利用計(jì)算機(jī)為遠(yuǎn)程診斷技術(shù)提供必要的服務(wù)支撐。

3.3 遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方法

（1）遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)需要具備的主要功能。①在遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)當(dāng)中，遠(yuǎn)程PC機(jī)要利用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)跟蹤橋式起重機(jī)控制室內(nèi)PLC所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)信息；②在得到相關(guān)許可認(rèn)證之后，遠(yuǎn)程PC機(jī)要利用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及時(shí)跟蹤控制橋式起重機(jī)控制室內(nèi)PLC所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)信息；③遠(yuǎn)程PC機(jī)還要及時(shí)保存橋式起重機(jī)控制室PLC所產(chǎn)生的各種日常數(shù)據(jù)以及相關(guān)的故障數(shù)據(jù)等，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)生產(chǎn)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

（2）為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷目的所采取的主要技術(shù)。①針對(duì)PLC的具體配置情況和信號(hào)的采集、分析、儲(chǔ)存以及傳送等情況進(jìn)行研究，確保遠(yuǎn)程診斷目的的順利實(shí)現(xiàn)；②針對(duì)性的研究PLC通信協(xié)議，主要研究?jī)?nèi)容包括PLC源程序、變量?jī)?nèi)存地址分配表等信息；③構(gòu)建PLC試驗(yàn)裝置的同時(shí)展開(kāi)與其相匹配的軟件開(kāi)發(fā)工作以及調(diào)試工作；④根據(jù)處理終端所具有的功能以及界面所提出的要求，做好相應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作；⑤通過(guò)建設(shè)公司子網(wǎng)，對(duì)一些重要用戶(hù)進(jìn)行授權(quán)設(shè)置。

（3）針對(duì)該港口橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)應(yīng)用通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)展開(kāi)具體的設(shè)計(jì)工作。在本次設(shè)計(jì)中我們可以把橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)中相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)劃分為下述三個(gè)具體的層次：①遠(yuǎn)距離I/O信號(hào)與PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的主要功能是進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集、嚴(yán)格執(zhí)行下達(dá)的命令等，構(gòu)成部分包括若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊，為了和PLC主框架上的通訊模塊連接在一起使用了通訊線纜，由此通訊模塊就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的所有I/O模塊進(jìn)行通訊；②驅(qū)動(dòng)器和PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)層。該網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)一根具有屏蔽作用的三芯對(duì)絞線把現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和PLC主框架上的通訊模塊相互連接在一起，以這種方式來(lái)完成信息的傳遞工作，讓PLC能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制目的。而且在相應(yīng)的顯示裝置上還可以將驅(qū)動(dòng)器的各種信息等全部顯示出來(lái)，通過(guò)使用通訊模塊及時(shí)將其傳遞到PLC，以便于維修護(hù)理人員準(zhǔn)確找到出現(xiàn)故障的位置以及引起故障的原因；③控制計(jì)算機(jī)和PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)層。在對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)完成PLC以及驅(qū)動(dòng)器的編程任務(wù)以及配置工作；④有效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。對(duì)于該港口使用的橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)采用遠(yuǎn)程故障監(jiān)控系統(tǒng)能夠結(jié)合企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)順利實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大型港口設(shè)備的診斷技術(shù)也在不斷地發(fā)展，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的范圍日漸廣泛，其現(xiàn)代電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)也在促進(jìn)設(shè)備維護(hù)與管理方面起著重要的作用。通過(guò)港口設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)在港口設(shè)備的現(xiàn)代化電控系統(tǒng)的應(yīng)用方面也將不斷地進(jìn)步，以此促進(jìn)我國(guó)港口設(shè)備管理水平的不斷提高。

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