起重機電氣故障可視化探討

郭錦柏

文章編號：2095-6835（2016）13-0122-01

摘 要：起重機安全管理工作中非常關鍵的內容就是提高其電氣控制系統的安全性和可靠性。由于起重機不同機構保護要求、工況聯鎖和限位非常復雜，因此控制系統線路也比較復雜，這加大了調試、維護和維修工作的難度。主要對起重機常見電氣故障可視化進行了分析和探討，提出了幾點相關建議，僅供參考。

關鍵詞：起重機；電氣故障；可視化；電氣控制系統

中圖分類號：TH213 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.122

在電氣設備運行的過程中，故障診斷系統和狀態監測系統發揮著非常重要的作用，其能夠實時監測設備狀態和運行參數的變化情況，減少事故的產生，有效提升系統的安全性和運行效率，同時，還能夠節約設備維修費用，為設備的有效運行提供保障。然而，整體設備的控制系統比較復雜，外界環境會對其運行狀態和相關參數造成一定的影響，同時，工作人員的操作習慣和連續工作時間也影響著電氣設備，并且神經網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展。

1 起重機電氣故障種類

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據。現階段，工業控制現場普遍使用的是PLC，它可以迅速適應惡劣環境，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產生的故障進行研究。

1.1 PLC故障

PLC是控制系統的核心部分，其實際運行狀態會對整個系統的有效運行產生直接的影響。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。這類故障是因系統運行時間較長而出現老化或操作不當引發的。在運行過程中，如果系統出現軟件故障，可能會產生死循環或者出現停運問題。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（外界環境變化導致系統運行不穩定）引發的。此時，只需重新啟動控制系統就可以了。

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。一旦出現這類故障，相關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。

1.3 通信故障

通常，起重機工作現場均存在幾臺起重機一起工作的現象，外界環境十分復雜，相互之間產生的干擾非常大。如果通信電纜自身的屏蔽效果較差，就極易發生通信故障。同時，因網卡、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，設備質量問題以及兼容方面的問題也可能引發通信故障。

1.4 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的控制能力產生直接的影響。如果出現該類故障，在運行條件不斷惡化的情況下，整個系統可能會癱瘓。這一故障是因設備使用時間較長或設備質量問題引起的。

2 可視化技術及其有效選擇

2.1 可視化技術

可視化技術是指利用計算機圖形學及圖像處理技術將相應的數據轉化為圖形或者圖像，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。這種技術所涉及的學科領域非常廣，有CAD、圖像處理技術以及計算機視覺領域、圖形學等，因此它是一種多領域、多學科相互交叉的綜合性技術。在我國計算機迅猛發展以及可視化研究逐漸深入的今天，可視化技術產生了不少新分支，其中包括知識可視化。通過采用這種技術，人們能夠更加方便、直觀地了解以往不能觀測到的數據信息，同時利用其圖形功能有效發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。

2.2 可視化方法的有效選擇

為了充分發揮PLC控制系統的實用價值，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，便于用戶有效監測和查詢。現階段，比較常用的是具有顯示功能的觸摸屏技術，利用觸摸屏能夠對控制系統實際運行情況進行實時監測。如果出現故障，相關維護人員能利用觸摸屏發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與人之間的信息交換界面對PLC控制系統有效輸入相應的指令。這樣，觸摸屏就能夠將控制信息及時反饋給用戶。

當前，觸摸屏和PLC制造廠商非常多，由于各個廠家生產的設備型號存在差異，因此，PLC和HMI出現的兼容性問題也比較多。對于觸摸屏點數和組態軟件，均必須授權。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VisualBasic語言開發生產出的OPCServer客戶應用完成PLC控制系統和IPC數據的傳輸，并且利用VisualBasic有效連接上位機中的可視化界面與OPC服務器的數據庫，從而對故障進行實時監控。由于VisualBasic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，VisualBasic能夠將已經設計完成的程序變為可執行文件（也就是.exe），擺脫VisualBasic環境，直接在Windows環境下運行，顯著提升控制系統所具有的兼容性。通過以VisualBasic為基礎的組態監控軟件建立起重機電氣故障可視化系統具有一定的可行性。

3 結束語

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生直接的影響，怎樣及時找出并有效排除起重機產生的電氣故障，是各個企業面臨的問題之一。電氣故障可視化的實現可以有效提升起重機的安全性和作業效率，給起重機的持續、有效運轉提供一定的保障。

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〔編輯：劉曉芳〕