裁斷機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷的實(shí)踐分析

錢尼建

摘 要：裁斷機(jī)作為在輪胎等皮革裁剪過程中廣泛采用的機(jī)械設(shè)備，對(duì)此機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷顯得尤為重要。通過對(duì)裁斷機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷可以提高設(shè)備的實(shí)用性以及可靠性，為記錄設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)提供方便。本文將就裁斷機(jī)的工作原理進(jìn)行解析，并就如何對(duì)裁斷機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷提一些意見和建議。

關(guān)鍵詞：裁斷機(jī);實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷;實(shí)踐分析

1 引言

當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展為裁斷機(jī)的廣泛應(yīng)用提供了多種方式。而裁斷機(jī)作為傳統(tǒng)的皮革裁剪設(shè)備，對(duì)皮革裁剪精度以及輪胎生產(chǎn)效率的提高有著重要作用，因此，對(duì)裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷將在一定程度上確保設(shè)備的正常運(yùn)行。接下來將深入研究裁斷機(jī)的工作原理，并就如何進(jìn)行裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷介紹幾種方式或方法，為促進(jìn)裁斷機(jī)的安全運(yùn)行盡綿薄之力。

2 裁斷機(jī)的工作原理

如圖1所示，其為裁斷機(jī)馬達(dá)與液壓泵原理示意圖。裁斷機(jī)主要通過液壓傳動(dòng)與液壓控制的方式進(jìn)行工作，以液壓油作為工作介質(zhì)，通過液壓泵產(chǎn)生巨大的壓力，將動(dòng)力元件所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油所具有的壓力能，再通過通斷式或邏輯式液壓控制元件對(duì)裁斷的角度與精度進(jìn)行控制，最后借助油缸或者馬達(dá)將液壓油的壓力能再次轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而帶動(dòng)負(fù)載上的刀片進(jìn)行直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以完成輪胎等皮革裁斷工作。

裁斷機(jī)液壓控制系統(tǒng)是保證皮革裁斷的精度與效率的核心部件，包括動(dòng)力元件、控制元件以及執(zhí)行元件等部件。此系統(tǒng)工作原理與液壓傳動(dòng)原理基本相同，但其特別之處在于具有反饋裝置，可以在液壓泵以及馬達(dá)工作過程中的運(yùn)行情況及時(shí)地反饋給計(jì)算機(jī)設(shè)備，主要是執(zhí)行元件的輸出量、如輪胎或皮革的位移、速度以及承受壓力等參數(shù)，將此類參數(shù)與輪胎裁斷前的輸入量進(jìn)行比較，按照有關(guān)部門的要求保證輸入量與輸出量之間的偏差保持恒定，以滿足皮革裁斷的精度。

對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，通常采用通斷式或邏輯式控制元件。此系統(tǒng)可以通過控制刀片的進(jìn)給量以及變換方向來提高皮革裁斷的精度以及方向。由于液壓控制系統(tǒng)是由電氣線路進(jìn)行控制。因此其具有較高的操作精度與響應(yīng)速度，但執(zhí)行元件的輸出量，如元件所承受的壓力與進(jìn)給量在不停地變化，這也對(duì)裁斷機(jī)的控制過程提出了更高的要求。一般裁斷機(jī)采用比例控制的方式，將通斷式以及邏輯式控制元件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行整合，既可以提高效率，也可以保護(hù)生產(chǎn)環(huán)境[1]。

3 如何更好地進(jìn)行裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷

裁斷機(jī)可以通過對(duì)輪胎等皮革進(jìn)行處理為后續(xù)的輪胎深層加工提供重要的原材料。其處理主要包括對(duì)輪胎的簾布進(jìn)行導(dǎo)開、裁切以及修邊等環(huán)節(jié)。但由于裁斷機(jī)內(nèi)部既有傳感檢測(cè)以及氣動(dòng)控制等控制系統(tǒng)，還有伺服系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)等調(diào)度系統(tǒng)。因此裁斷機(jī)的運(yùn)行是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，對(duì)裁斷機(jī)的運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)地了解輪胎簾布的進(jìn)給量以及刀片裁切的精度等數(shù)據(jù)，記錄裁斷機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的工作量，對(duì)裁斷機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的反映，對(duì)裁斷機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控可以提高機(jī)械設(shè)備的實(shí)用性與安全性。而在裁斷機(jī)的工作過程中，由于此機(jī)械設(shè)備所涉及的環(huán)節(jié)較多，容易因?yàn)槿藶槭д`或者線路老化等原因?qū)е虏脭鄼C(jī)出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響裁斷機(jī)的工作效率，甚至?xí)捎诘镀瑪嗔扬w出而影響操作人員的生命安全。因此，對(duì)裁斷機(jī)進(jìn)行及時(shí)的故障診斷對(duì)其能否正常運(yùn)行以及保護(hù)操作人員的人身安全有著重要的作用。檢修人員需要對(duì)裁斷機(jī)的各個(gè)部位進(jìn)行定時(shí)的檢修，對(duì)運(yùn)行時(shí)的工件進(jìn)給量以及輸出量進(jìn)行詳細(xì)的檢查，若在檢修過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行不夠正常，則需要根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)其所產(chǎn)生的故障進(jìn)行診斷。接下來將分別從裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障診斷兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 對(duì)裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

對(duì)裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)當(dāng)在機(jī)器工作開始時(shí)一同進(jìn)行，對(duì)現(xiàn)階段的裁斷機(jī)來說，其一般采用Fischer帶束裁斷的方式，此類裁斷方式可以最大限度地保證輪胎簾布裁斷的質(zhì)量，且抓地力好、束層刺破率低，而用于Fischer帶束裁斷以及纖維簾布直裁的儀器是GC-MSMS ，即安捷倫7000C+7890B，超高液相是waters。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由智能APP、控制服務(wù)器、智能云端、中心處理系統(tǒng)、圖像傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)采集以及PC管理端等部分組成，其中，中心處理系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，主要由IPC+PLC組成，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)通信等各個(gè)模塊的運(yùn)行情況，IPC即工控機(jī)，主要負(fù)責(zé)裁斷機(jī)各個(gè)部分運(yùn)行情況的檢測(cè)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄與存儲(chǔ)，PLC則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)通信等模塊的控制工作，保證數(shù)據(jù)采集及通信過程的精準(zhǔn)程度，在裁斷機(jī)的伺服系統(tǒng)與變頻系統(tǒng)上安裝圖像傳感器，將二者的運(yùn)行情況通過圖像生動(dòng)形象地表示出來，而對(duì)裁斷機(jī)的數(shù)據(jù)分析主要依賴PID控制算法，其主要模式為比例+積分+微分控制：

對(duì)于大型的裁斷機(jī)來說，機(jī)械設(shè)備內(nèi)部電氣線路布局較為復(fù)雜，運(yùn)行環(huán)節(jié)繁多，因此需要實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)有較高的數(shù)據(jù)傳輸效率。所以，需要將PLC處理器與數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)通信放置在一個(gè)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。這樣一來，可以使裁斷機(jī)各部分的運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)地傳遞給中心處理系統(tǒng)，再通過中心處理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)處理，將動(dòng)力裝置的輸出電壓、控制模塊中工件進(jìn)給量以及刀片裁切的精度等數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確地傳遞給智能云端或智能APP，以供操作人員對(duì)裁斷機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行了解與研究，并對(duì)裁斷機(jī)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)估，以便對(duì)裁斷機(jī)的整體工作性能做出準(zhǔn)確的評(píng)估，便于下一步的生產(chǎn)安排[2]。

3.2 對(duì)裁斷機(jī)的故障診斷

除了對(duì)裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控之外，對(duì)裁斷機(jī)的故障診斷也是此機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的重要組成部分。此過程需要在裁斷機(jī)運(yùn)行不正常的情況下進(jìn)行。通過故障診斷，一方面可以進(jìn)一步確定故障的性質(zhì)、程度、類別、部位、原因以及發(fā)展趨勢(shì)等，為下一步的預(yù)報(bào)、控制、調(diào)整以及維護(hù)提供精確的參考標(biāo)準(zhǔn)。另一方面則可以為今后裁斷機(jī)的故障診斷積累經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的故障類型及程度選擇合適的解決辦法。裁斷機(jī)故障一般分為電氣故障、機(jī)械故障以及油路故障三種。一般來說，電路故障主要有力矩電機(jī)故障所導(dǎo)致的接頭露絲以及簾布翹頭等現(xiàn)象，使得輪胎簾布修邊不符合標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械故障則有對(duì)中傳感器松動(dòng)以及接頭機(jī)接頭輪位置不正等現(xiàn)象，使得輪胎簾布接頭劈縫或者拼接錯(cuò)邊。而油路故障則多體現(xiàn)在動(dòng)力裝置供給不足以及刀片切割深度與速率不符合要求等方面，對(duì)不同的故障類型來說，需要采用不同的方法。以裁斷機(jī)產(chǎn)生噪聲過高為例，此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要有液壓油不足或粘度較高、方向閥失靈以及機(jī)械部分故障等。檢修人員在進(jìn)行故障診斷時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)檢查油箱內(nèi)的油量以及油的粘度，若油量不足則需要輸入液壓油，并做好過濾器的清洗等工作，以防油箱內(nèi)吸入空氣。若液壓油粘度過高，則需要及時(shí)更換液壓油。其次，檢修人員需要對(duì)方向閥的磨損情況進(jìn)行檢查，若其磨損較為嚴(yán)重，則需要對(duì)電磁閥的閥芯進(jìn)行清洗或?qū)Ψ较蜷y損壞的部位進(jìn)行更換。最后，檢修人員需要對(duì)機(jī)械設(shè)施連接處進(jìn)行檢查，特別是對(duì)二者之間的潤滑程度，要根據(jù)輪胎簾布裁切的要求對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，若潤滑程度不夠，則需要向其涂抹適量的潤滑油，以保證降低噪聲。

通過對(duì)裁斷機(jī)各個(gè)部位的故障檢查與診斷，可以有效地降低裁斷機(jī)出現(xiàn)故障的幾率，并為后續(xù)裁斷機(jī)的維修提供方便[3]。

4 總結(jié)

對(duì)裁斷機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷是其得以安全運(yùn)行的重要保障。裁斷機(jī)作為輪胎簾布裁切過程中所使用的重要機(jī)械設(shè)備，對(duì)輪胎簾布的裁切精度以及工作效率有著重要的作用。檢修人員應(yīng)當(dāng)充分貫徹企業(yè)對(duì)于裁斷機(jī)運(yùn)行情況的各類規(guī)定，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并定時(shí)對(duì)裁斷機(jī)進(jìn)行故障診斷，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷積累自身經(jīng)驗(yàn)，從而在裁斷機(jī)的后續(xù)發(fā)展中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊世鳳，章對(duì)磊，楊燁，et al.裁斷機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷專家系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀表，2014，29（11）：8-11.

[2]范世強(qiáng)，吳詩清.90°鋼絲簾布裁斷機(jī)拼接改造實(shí)例分析[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015（13）：59-61.

[3]李立苗，歐哲學(xué)，余樂.鋼絲簾布裁斷機(jī)減速機(jī)外置過濾吸附裝置：CN104481976A[P]. 2015.