起重機(jī)電氣故障可視化探討

郭錦柏

文章編號(hào)：2095-6835（2016）13-0122-01

摘 要：起重機(jī)安全管理工作中非常關(guān)鍵的內(nèi)容就是提高其電氣控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。由于起重機(jī)不同機(jī)構(gòu)保護(hù)要求、工況聯(lián)鎖和限位非常復(fù)雜，因此控制系統(tǒng)線路也比較復(fù)雜，這加大了調(diào)試、維護(hù)和維修工作的難度。主要對(duì)起重機(jī)常見電氣故障可視化進(jìn)行了分析和探討，提出了幾點(diǎn)相關(guān)建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；電氣故障；可視化；電氣控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.122

在電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，故障診斷系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的變化情況，減少事故的產(chǎn)生，有效提升系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率，同時(shí)，還能夠節(jié)約設(shè)備維修費(fèi)用，為設(shè)備的有效運(yùn)行提供保障。然而，整體設(shè)備的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，外界環(huán)境會(huì)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)造成一定的影響，同時(shí)，工作人員的操作習(xí)慣和連續(xù)工作時(shí)間也影響著電氣設(shè)備，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模糊算法等還沒(méi)有被有效應(yīng)用于電氣故障診斷中。因此，我國(guó)起重機(jī)電氣故障可視化還有待進(jìn)一步發(fā)展。

1 起重機(jī)電氣故障種類

在對(duì)起重機(jī)電氣故障進(jìn)行研究時(shí)，首先應(yīng)該考慮怎樣得到可視化所需的原始數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段，工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)普遍使用的是PLC，它可以迅速適應(yīng)惡劣環(huán)境，滿足持久運(yùn)行要求。因此，本文主要對(duì)PLC控制的相應(yīng)的起重機(jī)電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的故障進(jìn)行研究。

1.1 PLC故障

PLC是控制系統(tǒng)的核心部分，其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響。PLC故障包括硬件故障和軟件故障。其中，硬件故障又包括輸入模塊故障和輸出模塊故障。這類故障是因系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)而出現(xiàn)老化或操作不當(dāng)引發(fā)的。在運(yùn)行過(guò)程中，如果系統(tǒng)出現(xiàn)軟件故障，可能會(huì)產(chǎn)生死循環(huán)或者出現(xiàn)停運(yùn)問(wèn)題。通常，該類故障是因所設(shè)計(jì)的程序不合理引起的，同時(shí)，也有可能是因偶然性故障（外界環(huán)境變化導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定）引發(fā)的。此時(shí)，只需重新啟動(dòng)控制系統(tǒng)就可以了。

1.2 智能從站故障

智能從站故障主要包括變頻器故障、系統(tǒng)遠(yuǎn)程分布模塊故障。通常，智能從站具備一定的自我診斷能力和修復(fù)能力。一旦出現(xiàn)這類故障，相關(guān)維護(hù)人員必須按照廠家提供的手冊(cè)開展故障排查和處理工作。

1.3 通信故障

通常，起重機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)均存在幾臺(tái)起重機(jī)一起工作的現(xiàn)象，外界環(huán)境十分復(fù)雜，相互之間產(chǎn)生的干擾非常大。如果通信電纜自身的屏蔽效果較差，就極易發(fā)生通信故障。同時(shí)，因網(wǎng)卡、插頭或集線器等裝置接觸不良導(dǎo)致的通信故障也比較多。此外，設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題以及兼容方面的問(wèn)題也可能引發(fā)通信故障。

1.4 外部設(shè)備故障

外部設(shè)備主要包括制動(dòng)器、繼電器、接觸器和傳感器等。這些設(shè)備會(huì)對(duì)PLC的控制能力產(chǎn)生直接的影響。如果出現(xiàn)該類故障，在運(yùn)行條件不斷惡化的情況下，整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)癱瘓。這一故障是因設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)或設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題引起的。

2 可視化技術(shù)及其有效選擇

2.1 可視化技術(shù)

可視化技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及圖像處理技術(shù)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形或者圖像，同時(shí)通過(guò)屏幕將其顯示出來(lái)，達(dá)到交互處理目的的一種技術(shù)。這種技術(shù)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域非常廣，有CAD、圖像處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域、圖形學(xué)等，因此它是一種多領(lǐng)域、多學(xué)科相互交叉的綜合性技術(shù)。在我國(guó)計(jì)算機(jī)迅猛發(fā)展以及可視化研究逐漸深入的今天，可視化技術(shù)產(chǎn)生了不少新分支，其中包括知識(shí)可視化。通過(guò)采用這種技術(shù)，人們能夠更加方便、直觀地了解以往不能觀測(cè)到的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)利用其圖形功能有效發(fā)掘其中潛在的各種隱患，這樣就能夠給運(yùn)維人員提供比較方便的故障處理手段，顯著提升故障維修效率和工作水平。

2.2 可視化方法的有效選擇

為了充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值，不僅應(yīng)具備硬件設(shè)備和軟件設(shè)備，同時(shí)還應(yīng)存在人機(jī)交互的相應(yīng)可視化界面，便于用戶有效監(jiān)測(cè)和查詢?，F(xiàn)階段，比較常用的是具有顯示功能的觸摸屏技術(shù)，利用觸摸屏能夠?qū)刂葡到y(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如果出現(xiàn)故障，相關(guān)維護(hù)人員能利用觸摸屏發(fā)送正確控制指令有效指導(dǎo)人工處理過(guò)程。因此，操作人員能夠通過(guò)控制系統(tǒng)與人之間的信息交換界面對(duì)PLC控制系統(tǒng)有效輸入相應(yīng)的指令。這樣，觸摸屏就能夠?qū)⒖刂菩畔⒓皶r(shí)反饋給用戶。

當(dāng)前，觸摸屏和PLC制造廠商非常多，由于各個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備型號(hào)存在差異，因此，PLC和HMI出現(xiàn)的兼容性問(wèn)題也比較多。對(duì)于觸摸屏點(diǎn)數(shù)和組態(tài)軟件，均必須授權(quán)。這就提高了成本，顯著縮小了觸摸屏的使用范圍。為此，能夠通過(guò)VisualBasic語(yǔ)言開發(fā)生產(chǎn)出的OPCServer客戶應(yīng)用完成PLC控制系統(tǒng)和IPC數(shù)據(jù)的傳輸，并且利用VisualBasic有效連接上位機(jī)中的可視化界面與OPC服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于VisualBasic屬于解釋型語(yǔ)言，因此，它能夠把高級(jí)語(yǔ)言編譯為一種機(jī)器語(yǔ)言，從而使計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別。同時(shí)，VisualBasic能夠?qū)⒁呀?jīng)設(shè)計(jì)完成的程序變?yōu)榭蓤?zhí)行文件（也就是.exe），擺脫VisualBasic環(huán)境，直接在Windows環(huán)境下運(yùn)行，顯著提升控制系統(tǒng)所具有的兼容性。通過(guò)以VisualBasic為基礎(chǔ)的組態(tài)監(jiān)控軟件建立起重機(jī)電氣故障可視化系統(tǒng)具有一定的可行性。

3 結(jié)束語(yǔ)

起重機(jī)電氣故障診斷和維修效率會(huì)對(duì)機(jī)械實(shí)際運(yùn)行效率產(chǎn)生直接的影響，怎樣及時(shí)找出并有效排除起重機(jī)產(chǎn)生的電氣故障，是各個(gè)企業(yè)面臨的問(wèn)題之一。電氣故障可視化的實(shí)現(xiàn)可以有效提升起重機(jī)的安全性和作業(yè)效率，給起重機(jī)的持續(xù)、有效運(yùn)轉(zhuǎn)提供一定的保障。

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〔編輯：劉曉芳〕