自動(dòng)化物流系統(tǒng)設(shè)備故障診斷與健康評估

丁宇軒

（陜西省煙草公司西安市公司，陜西西安 710061）

0 引言

對于自動(dòng)化物流設(shè)備故障的診斷，需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以準(zhǔn)確采集系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以采集信息的具體內(nèi)容作為后續(xù)故障診斷的核心數(shù)據(jù)，確保設(shè)備運(yùn)行參數(shù)可以按照重要程度執(zhí)行分級處理，然后將不同級別的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)按照頻率的差別，適當(dāng)降低數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)量，以確保數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和有效性，為維持系統(tǒng)穩(wěn)定性提供可靠保障。以此為基礎(chǔ)，還能準(zhǔn)確判斷物流系統(tǒng)運(yùn)行的健康狀態(tài)[1]。

1 自動(dòng)化物流系統(tǒng)概述

1.1 硬件架構(gòu)

以煙廠成品物流系統(tǒng)為例，自動(dòng)化技術(shù)涵蓋所有生產(chǎn)線，包括鏈機(jī)裝置、輥機(jī)裝置、電機(jī)裝置、變頻器等需要進(jìn)行準(zhǔn)確控制的設(shè)備[2]。其中，PLC 作為工業(yè)控制器，組網(wǎng)功能強(qiáng)大，適合用于多臺(tái)設(shè)備的同時(shí)控制，通過現(xiàn)場總線可以在精度控制方面取得良好應(yīng)用效果[3]。

自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，Q02U 型PLC CPU 主要負(fù)責(zé)處理QX40 型輸入模塊采集的所有信號(hào)，并響應(yīng)觸摸屏設(shè)備發(fā)出的操作指令。其中，輸入信號(hào)內(nèi)容主要包括外部啟動(dòng)、復(fù)位、停止的操作信號(hào)和目標(biāo)盤與工件庫盤上的物料信息[4]。上述信息經(jīng)過CPU 處理后，能夠直接反饋至觸摸屏設(shè)備的人機(jī)交互界面，準(zhǔn)確顯示該物料的實(shí)時(shí)狀態(tài)，同時(shí)還可以將信號(hào)傳輸至對應(yīng)的QD75P1N 型定位模塊。由定位模塊會(huì)發(fā)出指令信號(hào)，控制MR-J4-20A型伺服放大器，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速及工作角度，保證自動(dòng)化物流設(shè)備可以準(zhǔn)確完成碼垛設(shè)定的要求任務(wù)[5]。數(shù)據(jù)采集與物流監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以煙草自動(dòng)化物流系統(tǒng)為例，控制系統(tǒng)屬于其主體部分，因此故障診斷系統(tǒng)需要以控制系統(tǒng)為前提，針對生產(chǎn)流程中存在的不足與問題做出有效改進(jìn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)需要在完成控制系統(tǒng)監(jiān)控任務(wù)的同時(shí)，為后續(xù)環(huán)節(jié)的設(shè)備故障診斷工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐作用[6]。其中，物流設(shè)備各項(xiàng)系統(tǒng)功能及關(guān)鍵技術(shù)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)功能及關(guān)鍵技術(shù)

1.2 軟件流程

物流輸送線在控制系統(tǒng)中的主要任務(wù)是完成煙箱的運(yùn)輸，同時(shí)還需要對運(yùn)輸煙箱的狀態(tài)做出準(zhǔn)確判定，并對其中的不合格產(chǎn)品加以集中處理。物流設(shè)備系統(tǒng)的輸送線段程序流程如圖3 所示。

圖3 輸送段程序流程

2 設(shè)備故障診斷內(nèi)容與維護(hù)技術(shù)

2.1 檢查電源、氣源及液壓源

電源檢測主要包括每臺(tái)物流設(shè)備供電電源以及車間動(dòng)力電源；氣源檢測主要包括設(shè)備氣動(dòng)裝置需要使用到的所有氣壓源；液壓源檢測主要包括應(yīng)用過程中的液壓泵設(shè)備工作狀態(tài)。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，比較常見的故障中有50%左右集中在電源、氣源和液壓源部分[7]。常見故障包括：系統(tǒng)供電故障，整個(gè)車間出現(xiàn)供電問題；電源負(fù)載能力過低、設(shè)備保險(xiǎn)裝置燒毀、電源插頭接觸不良等；氣泵裝置或液壓泵設(shè)備未正確開啟、氣動(dòng)三聯(lián)件或二聯(lián)件未正確開啟；液壓系統(tǒng)內(nèi)的泄荷閥或其他壓力閥未正確開啟。上述問題均會(huì)造成物流設(shè)備出現(xiàn)系統(tǒng)故障。

2.2 檢查傳感器位置

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，部分傳感器可能發(fā)生位置偏移的情況，進(jìn)而引發(fā)到位故障、傳感器運(yùn)行故障或者靈敏度降低故障等。因此，需要經(jīng)常檢查系設(shè)備傳感器的實(shí)際位置及作業(yè)靈敏度，在出現(xiàn)偏差的第一時(shí)間及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果傳感器損壞，則需要立即更換新的傳感器。

2.3 檢查繼電器、流量控制閥、壓力控制閥

物流設(shè)備中的繼電器和磁感應(yīng)式傳感器具有相似的特性，在經(jīng)過較長時(shí)間的使用后，容易發(fā)生搭鐵粘連的問題，導(dǎo)致電氣回路無法維持正常工作狀態(tài)，需要及時(shí)更換。對于氣動(dòng)及液壓類部件，節(jié)流閥的開口度以及壓力閥的壓力需要安裝調(diào)節(jié)彈簧，彈簧裝置會(huì)受到設(shè)備振動(dòng)影響而出現(xiàn)松動(dòng)或滑動(dòng)問題，檢查過程中需要特別注意[8]。

2.4 變頻器維護(hù)

變頻器未處于工作狀態(tài)時(shí)，設(shè)備制動(dòng)手柄一直處于緊閘位，繼電器閉合。當(dāng)主令手柄歸位至零位點(diǎn)后，控制系統(tǒng)與安全回路連接，同時(shí)按照任務(wù)指令的要求撥至對應(yīng)的系統(tǒng)緊閘位?？刂葡到y(tǒng)接收到指令后，控制變頻器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。但是，如果控制系統(tǒng)在上述過程中發(fā)生斷電或欠電壓等問題，則異常狀態(tài)的繼電器都會(huì)被統(tǒng)一隔離，系統(tǒng)安全回路隨即斷開與系統(tǒng)的連接，設(shè)備進(jìn)入緊急制動(dòng)狀態(tài)，以保證人員與設(shè)備安全。

3 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)健康評估功能

3.1 監(jiān)控觸摸屏

通過系統(tǒng)觸摸屏為F940GOT-SWD-C 型觸摸屏，其規(guī)格參數(shù)如表1 所示。

表1 觸摸屏規(guī)格參數(shù)

F940GOT-SWD-C 型觸摸屏與PLC 主機(jī)實(shí)時(shí)通信，操作便捷。此外，該觸摸屏配有RS422 數(shù)據(jù)接口，可以直接與CPU 連接，并可以通過FX-10P 型控制模塊對變頻器進(jìn)行功能設(shè)置、刪除指令、系統(tǒng)監(jiān)控等操作。

3.2 系統(tǒng)健康運(yùn)行狀態(tài)

系統(tǒng)可以對變頻器等設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控，并對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)和控制。不僅能夠及時(shí)反映各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)還可以供工作人員分析和記錄，以便優(yōu)化完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步提升系統(tǒng)作業(yè)精度，在系統(tǒng)供料盤處于運(yùn)行狀態(tài)一個(gè)周期后，對其位置信息進(jìn)行刷新處理，然后將程序信息傳送至物流系統(tǒng)內(nèi)，確保自動(dòng)化物流設(shè)備能夠更加準(zhǔn)確地完成后續(xù)運(yùn)動(dòng)任務(wù)。

4 結(jié)束語

自動(dòng)化物流設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文提出一種以PLC 與觸摸屏為基礎(chǔ)的新型碼垛操作系統(tǒng)，提高了碼垛操作的靈活性，完善、提升自動(dòng)化物流設(shè)備操作流程，使故障診斷更加智能化、直觀化、簡便化。該系統(tǒng)操作控制方式具備推廣應(yīng)用價(jià)值，可以為其他自動(dòng)化物流設(shè)備與PLC 的配合使用提供參考。