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(tǒng)的安全性和可靠性。由于起重機不同機構保護要求、工況聯(lián)鎖和限位非常復雜，因此控制系統(tǒng)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(tǒng)

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(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠實時監(jiān)測設備狀態(tài)和運行參數(shù)的變化情況，減少事故的產(chǎn)生，有效提升系統(tǒng)的安全性和運行效率，同時，還能夠節(jié)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(tǒng)比較復雜，外界環(huán)境會對其運行狀態(tài)和相關參數(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。

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(shù)據(jù)。現(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。

1.1 PLC故障

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。

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(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，設備質量問題以及兼容方面的問題也可能引發(fā)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(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(shù)據(jù)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(fā)展以及可視化研究逐漸深入的今天，可視化技術產(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，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。

2.2 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。現(xiàn)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(tǒng)實際運行情況進行實時監(jiān)測。如果出現(xiàn)故障，相關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(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。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(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VisualBasic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(jīng)設計完成的程序變?yōu)榭蓤?zhí)行文件（也就是.exe），擺脫VisualBasic環(huán)境，直接在Windows環(huán)境下運行，顯著提升控制系統(tǒng)所具有的兼容性。通過以VisualBasic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。

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(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)、有效運轉提供一定的保障。

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）：183-184，186.

[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.

[4]王建江，柳志海.起重機設備電氣故障處理[J].城市建設理論研究（電子版），2015（16）：4154-4155.

〔編輯：劉曉芳〕