翻車機電氣故障診斷監控系統開發與應用

李鵬華

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪　271104）

翻車機電氣故障診斷監控系統開發與應用

李鵬華

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪271104）

針對萊鋼煉鐵廠翻車機電氣控制系統故障率高、處理難度大、影響生產時間長等問題，從翻車機的運行流程和設備、元器件間的邏輯、聯鎖條件入手，開發應用了翻車機電氣故障診斷監控系統，通過畫面邏輯程序對設備狀態的監測，實現對設備故障的智能判斷，處理同類故障時間縮短70%，降低了設備故障率。

翻車機；電氣故障；診斷；監控系統；故障率

1　前言

萊鋼煉鐵廠銀南原料翻車機為2005年投產時使用的FZ15-100型轉子式翻車機，是火車車皮翻卸的大型機械，承擔265 m2燒結機80%以上原燃料翻卸工作，設備的穩定與否關系著整個生產線的組織。該翻車機采用西門子S7-300系列，網絡通訊方式為MPI通訊方式，傳輸速率較慢，上位機僅供操作人員使用，無維修使用的工程師站，不利于對翻車機外部各種信號及時有效監控；且翻車機系統涉及300余個數字量輸入、輸出點，控制回路上各連接點分布比較分散，一旦翻車機某個部件不能正常工作，故障點難判斷；要求檢修人員具有較強的電路分析、計算機操作、網絡通信等技術能力，否則易出現誤判斷，造成維修時間過長，影響生產。為此，開發了翻車機電氣故障診斷監控系統

2　翻車機主要設備及控制系統構成

1）翻車機系統由翻車機本體、重車調車機、遷車臺、空車調車機4大部套組成，通過PLC集中控制，將其連為一個有機的整體，現場的傳感器把運行情況傳給PLC，PLC經過相應的處理再發出對應的控制指令，實現對現場設備的控制。

2）控制系統包括集控臺1個，程控柜2個（程控柜內主要有可編程序控制器和控制電源開關），重調機控制柜3個，翻車機控制柜2個，遷車臺控制柜1個，空調機控制柜1個，其他配套接線箱、控制箱等和CRT監控系統等，其系統流程見圖1。

圖1　控制系統流程

現場傳感器采集和傳遞各種保護信號、各種設備的運行狀態和回答信號，現場執行器件是二次線中的中間繼電器、接觸器、電磁閥等，可編程控制器采用西門子S7-300 PLC系列，控制站中央處理器S7315-2DP，通過遠程I/O主站處理器IM360和遠程I/0從站適配器IM361帶兩個遠程站。

3　監控系統開發與應用

3.1系統硬件配置

在硬件方面，在西門子系統主機架上加通訊模塊CP，在PLC柜內加交換機，使用2臺最新上位機替換老舊單臺上位機，使用TCP/IP方式分別連接通訊模塊與交換機，交換機再與2臺上位機連接，讀取即時數據，實現數據采集，形成操作員站與工程師站互補，操作監控與維修監控同步進行。同時，把MPI采集數據庫改為TCP/IP采集數據庫。

3.2系統開發

3.2.1工藝流程梳理與功能分割

按照翻車機系統工藝流程、結構示意制作了重調機故障診斷顯示畫面、翻車機故障診斷顯示畫面、遷車臺故障診斷顯示畫面、空調故障診斷顯示畫面。每個監控畫面又將關鍵的連鎖條件進行梳理，并根據連鎖條件的順序確定畫面電路順序。

3.2.2制作電氣故障診斷監控畫面

利用翻車機系統原有的PLC作為數據源，在新增設的上位機上，制作電路監控畫面，將翻車機各系統按照流程、結構示意的形式顯示在畫面上，并且將電器元件、電路的通斷以不同的顏色表現出來，一旦出現故障，顏色將發生變化，使故障判斷一目了然，如圖2所示。

圖2　翻車機故障診斷顯示畫面

3.2.3系統功能

翻車機電氣故障診斷監控系統不增加現場設備，不改變原有PLC程序，在操作界面上創建故障診斷畫面，利用流程、結構示意等充分表現設備的關聯，對現場監測元器件狀態的診斷，把關鍵點狀態反映出來，明確故障出現的導向性，使得操作人員和檢修人員也可通過畫面快速判斷故障，及時有效發現問題，防止故障的擴大和預防事故的發生，實用性強，直接指導檢修人員進行消缺，且系統具有開放性，可將生產中發現的新問題補充到系統中。

3.3系統應用

根據工藝流程，該系統分為4個子故障診斷監控系統，以翻車機故障診斷顯示畫面為例進行應用。翻車機本體主要包括壓車、靠車、正翻、回翻、松靠、松壓等6大順序系統動作，各系統動作又受外部監測條件的限制，所有條件滿足，橫向對應區域“信號燈”為綠色，否則為紅色。這樣根據工藝流程劃分，可以明確故障出現的導向性，提高故障診斷的效率。如當“壓車”故障，畫面橫向對應區域“信號燈”圓形信號以紅色顯示，“條件”區域會提示故障點（“后鉤開到位”方塊為紅色信號），進而查找現場相應監測點有無故障。再如當“松靠”對應“條件”區域信號全為綠色，則對應“信號燈”圓形信號以綠色顯示，表示松靠動作正常無故障。

3.4系統功能完善

翻車機發生故障時，各繼電器的動作速度較快，靠人去觀察無法準確地捕捉，而且在夜間發生故障時，操作人員無法準確、及時的反應故障的現象和處理過程。因此，增加開關量的歷史趨勢，通過各繼電器故障時的運行狀態，能夠及時準確的診斷軟故障。目前該系統僅增加個別關鍵點開關量歷史趨勢，部分設備的運行狀態有待去完善。

總結翻車機遇到常見故障及具體問題的對應解決方法，以便在遇到故障時參考對照，便于檢修。

4　結語

該電氣故障診斷監控系統自2015年10月投入運行至今，系統運行穩定，通過畫面邏輯程序對設備狀態的監測，實現對設備故障的智能判斷，處理同類故障時間縮短70%，協調人員次數減少50%，節省了人力物力，降低了故障率，從而達到預防翻車機故障發生和提高檢修效率的目的。

［1］張運剛.西門子S7-300/400PLC技術與應用［M］.北京:人民郵電出版社，2007.

Abstrraacctt::For the dumper electrical control system has problems of high failure rate，processing difficulty，longer time affecting the production in the laiwu steel plant，the operation process and equipment，tipper components between logic and interlock conditions were analyzed.The car dumper with the electrical fault diagnosis monitoring system was developed.By monitoring the device status through picture logic program，intelligent fault judgment was achieved，the processing time of 70%similar failures was shorten and the failure rate was reduced.

Key worrddss::electrical dumper；electrical fault；diagnosis；monitoring system；failure rate

Development and Application of Fault Diagnosis and Monitoring System for Electrical Dumper

LI Penghua
（The Ironmaking Plant of of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TP277.3

B

1004-4620（2016）05-0059-02

2016-06-12

李鵬華，男，1982年生，2006年畢業于山東科技大學計算機科學與技術專業。現為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠工程師，從事電氣自動化技術管理工作。