起重機電氣故障可視化策略剖析

張超

摘 要：起重設備已經(jīng)成為在經(jīng)濟建設中發(fā)揮著重要的作用，起重機在社會生產(chǎn)的多個領(lǐng)域應用較為廣泛，通過起重機可以幫助施工人員完成一些高空作業(yè)，其在為施工提供方便的同時也要做好起重機的故障防范與維修工作，起重機電氣故障較為常見，為了能夠積極應對起重機的電氣故障，必須要采取有效的措施對其予以及時的處理。本文主要分析了起重機械設備電氣故障可視化策略，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：起重機；電氣故障；可視化；電氣控制系統(tǒng)

起重機在我國經(jīng)濟建設中發(fā)揮著重要作用，很多工程項目或者其他領(lǐng)域都離不開起重機，起重機的電氣設備故障較為常見，隨著時代的不斷進步和發(fā)展，故障可視化已經(jīng)開始應用于其中設備的維修中，通過可視化故障整頓系統(tǒng)可以有效的減少事故的產(chǎn)生，有效的提升系統(tǒng)的安全性，極大的保障了起重設備運行的可靠性。而，整體設備的控制系統(tǒng)比較復雜，外界環(huán)境會對其運行狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)造成一定的影響，同時，工作人員的操作習慣和連續(xù)工作時間也影響著電氣設備，并且神經(jīng)網(wǎng)絡算法和模糊算法等還沒有被有效應用于電氣故障診斷中。因此，我國起重機電氣故障可視化還有待進一步發(fā)展。

一、電氣故障常見類型

在對起重機電氣故障進行研究時，首先應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)場普遍使用的是PLC，它可以迅速適應惡劣環(huán)境，滿足持久運行要求。因此，本文主要對 PLC 控制的相應的起重機電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的故障進行研究。

1 PLC 故障

起重機械的自動控制系統(tǒng)中，變頻器發(fā)揮了非常重要的作用。首先，通過變頻器的應用，可以利用DTC技術(shù)來對系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)矩調(diào)控，此時系統(tǒng)無需對發(fā)電機進行測速，也補需要光碼盤的作用，就可以在零轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下實現(xiàn)滿轉(zhuǎn)矩。這樣一來，起重機械的自動控制系統(tǒng)可以利用較低的電流，來實現(xiàn)最大程度的轉(zhuǎn)矩，從而更好的進行系統(tǒng)反饋。實踐證明，在運用了變頻器的起重機械系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)比額定轉(zhuǎn)矩高出200%的轉(zhuǎn)矩效果，大大提升了電動機工作效率。其次，在起重機械系統(tǒng)中，變頻器的應用可以使電動機實現(xiàn)磁通優(yōu)化的效果，這樣可以在很大程度上降低起重機械的運行噪聲，也能夠使系統(tǒng)更好的適應電動機負載所需要的要求，即系統(tǒng)利用變頻器根據(jù)需求對電動機進行負載調(diào)節(jié)，從而提升電動機運行效率，最高可提升10%左右。第三，對建筑起重機械系統(tǒng)中變頻器加裝一定的濾波器能夠更好的保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，尤其是對電動機的絕緣件起到很好的保護作用。PLC 是控制系統(tǒng)的核心部分，其實際運行狀態(tài)會對整個系統(tǒng)的有效運行產(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)運行時間較長而出現(xiàn)老化或操作不當引發(fā)的。在運行過程中，如果系統(tǒng)出現(xiàn)軟件故障，可能會產(chǎn)生死循環(huán)或者出現(xiàn)停運問題。通常，該類故障是因所設計的程序不合理引起的，同時，也有可能是因偶然性故障（外界環(huán)境變化導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定）引發(fā)的。此時，只需重新啟動控制系統(tǒng)就可以了。

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能力。一旦出現(xiàn)這類故障，相關(guān)維護人員必須按照廠家提供的手冊開展故障排查和處理工作。

3 通信故障

通常，起重機工作現(xiàn)場均存在幾臺起重機一起工作的現(xiàn)象，外界環(huán)境十分復雜，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，因網(wǎng)卡、插頭或集線器等裝置接觸不良導致的通信故障也比較多。此外，設備質(zhì)量問題以及兼容方面的問題也可能引發(fā)通信故障。

4 外部設備故障

外部設備主要包括制動器、繼電器、接觸器和傳感器等。這些設備會對 PLC 的控制能力產(chǎn)生直接的影響。如果出現(xiàn)該類故障，在運行條件不斷惡化的情況下，整個系統(tǒng)可能會癱瘓。這一故障是因設備使用時間較長或設備質(zhì)量問題引起的。

二 可視化技術(shù)分析

1 可視化技術(shù)簡介

可視化技術(shù)是指利用計算機圖形學及圖像處理技術(shù)將相應的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形或者圖像，同時通過屏幕將其顯示出來，達到交互處理目的的一種技術(shù)。這種技術(shù)所涉及的學科領(lǐng)域非常廣，有 CAD、圖像處理技術(shù)以及計算機視覺領(lǐng)域、圖形學等，因此它是一種多領(lǐng)域、多學科相互交叉的綜合性技術(shù)。在我國計算機迅猛發(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，其中包括知識可視化。通過采用這種技術(shù)，人們能夠更加方便、直觀地了解以往不能觀測到的數(shù)據(jù)信息，同時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 可視化方法

為了充分發(fā)揮 PLC 控制系統(tǒng)的實用價值，不僅應具備硬件設備和軟件設備，同時還應存在人機交互的相應可視化界面，便于用戶有效監(jiān)測和查詢?，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)實際運行情況進行實時監(jiān)測。如果出現(xiàn)故障，相關(guān)維護人員能利用觸摸屏發(fā)送正確控制指令有效指導人工處理過程。因此，操作人員能夠通過控制系統(tǒng)與人之間的信息交換界面對 PLC 控制系統(tǒng)有效輸入相應的指令。這樣，觸摸屏就能夠?qū)⒖刂菩畔⒓皶r反饋給用戶。

當前，觸摸屏和 PLC 制造廠商非常多，由于各個廠家生產(chǎn)的設備型號存在差異，因此，PLC 和 HMI 出現(xiàn)的兼容性問題也比較多。對于觸摸屏點數(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Visual Basic 語言開發(fā)生產(chǎn)出的 OPCServer 客戶應用完成 PLC 控制系統(tǒng)和 IPC 數(shù)據(jù)的傳輸，并且利用 Visual Basic 有效連接上位機中的可視化界面與 OPC 服務器的數(shù)據(jù)庫，從而對故障進行實時監(jiān)控。由于 Visual Basic 屬于解釋型語言，因此，它能夠把高級語言編譯為一種機器語言，從而使計算機可以直接識別。同時，Visual Basic 能夠?qū)⒁呀?jīng)設計完成的程序變?yōu)榭蓤?zhí)行文件（也就是.exe），擺脫 Visual Basic 環(huán)境，直接在 Windows 環(huán)境下運行，顯著提升控制系統(tǒng)所具有的兼容性。通過以 Visual Basic 為基礎的組態(tài)監(jiān)控軟件建立起重機電氣故障可視化系統(tǒng)具有一定的可行性。

三 結(jié)束語

起重機電氣故障診斷和維修效率會對機械實際運行效率產(chǎn)生直接的影響，怎樣及時找出并有效排除起重機產(chǎn)生的電氣故障，是各個企業(yè)面臨的問題之一。電氣故障可視化的實現(xiàn)可以有效提升起重機的安全性和作業(yè)效率，給起重機的持續(xù)、有效運轉(zhuǎn)提供一定的保障。起重機對于整個社會經(jīng)濟建設都起到了重要的作用，起重機結(jié)構(gòu)出現(xiàn)電氣故障是比較常見，但是相關(guān)人員要對這種問題特別注意，要及時去修復這些故障，并對電氣設備進行定期的檢查，將所有的安全隱患都扼殺在搖籃，避免起重機結(jié)構(gòu)受到嚴重的影響。

參考文獻：

[1]姚晨 港口起重機電氣故障可視化探討[J]低碳世界，2015（8）：283-284.

[2]張紅坤 起重機電氣故障分析及對策研究[J]機械工程與自動化，2013（1）：183-184

[3]王國學 起重機電氣故障分析及對策研究[J]黑龍江科技信息，2014（7）：45.