起重機電氣故障可視化策略剖析

張超

摘 要：起重設備已經成為在經濟建設中發(fā)揮著重要的作用，起重機在社會生產的多個領域應用較為廣泛，通過起重機可以幫助施工人員完成一些高空作業(yè)，其在為施工提供方便的同時也要做好起重機的故障防范與維修工作，起重機電氣故障較為常見，為了能夠積極應對起重機的電氣故障，必須要采取有效的措施對其予以及時的處理。本文主要分析了起重機械設備電氣故障可視化策略，以供參考和借鑒。

關鍵詞：起重機；電氣故障；可視化；電氣控制系統(tǒng)

起重機在我國經濟建設中發(fā)揮著重要作用，很多工程項目或者其他領域都離不開起重機，起重機的電氣設備故障較為常見，隨著時代的不斷進步和發(fā)展，故障可視化已經開始應用于其中設備的維修中，通過可視化故障整頓系統(tǒng)可以有效的減少事故的產生，有效的提升系統(tǒng)的安全性，極大的保障了起重設備運行的可靠性。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(fā)展。

一、電氣故障常見類型

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(yè)控制現場普遍使用的是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)產生的故障進行研究。

1 PLC 故障

起重機械的自動控制系統(tǒng)中，變頻器發(fā)揮了非常重要的作用。首先，通過變頻器的應用，可以利用DTC技術來對系統(tǒng)進行轉矩調控，此時系統(tǒng)無需對發(fā)電機進行測速，也補需要光碼盤的作用，就可以在零轉速的狀態(tài)下實現滿轉矩。這樣一來，起重機械的自動控制系統(tǒng)可以利用較低的電流，來實現最大程度的轉矩，從而更好的進行系統(tǒng)反饋。實踐證明，在運用了變頻器的起重機械系統(tǒng)中，可以實現比額定轉矩高出200%的轉矩效果，大大提升了電動機工作效率。其次，在起重機械系統(tǒng)中，變頻器的應用可以使電動機實現磁通優(yōu)化的效果，這樣可以在很大程度上降低起重機械的運行噪聲，也能夠使系統(tǒng)更好的適應電動機負載所需要的要求，即系統(tǒng)利用變頻器根據需求對電動機進行負載調節(jié)，從而提升電動機運行效率，最高可提升10%左右。第三，對建筑起重機械系統(tǒng)中變頻器加裝一定的濾波器能夠更好的保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，尤其是對電動機的絕緣件起到很好的保護作用。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老化或操作不當引發(fā)的。在運行過程中，如果系統(tǒng)出現軟件故障，可能會產生死循環(huán)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(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。

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。

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(huán)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(fā)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(fā)通信故障。

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(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。

二 可視化技術分析

1 可視化技術簡介

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(fā)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(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 可視化方法

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(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Visual Basic 語言開發(fā)生產出的 OPCServer 客戶應用完成 PLC 控制系統(tǒng)和 IPC 數據的傳輸，并且利用 Visual Basic 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(jiān)控。由于 Visual Basic 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，Visual Basic 能夠將已經設計完成的程序變?yōu)榭蓤?zhí)行文件（也就是.exe），擺脫 Visual Basic 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 Visual Basic 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。

三 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(yè)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(yè)效率，給起重機的持續(xù)、有效運轉提供一定的保障。起重機對于整個社會經濟建設都起到了重要的作用，起重機結構出現電氣故障是比較常見，但是相關人員要對這種問題特別注意，要及時去修復這些故障，并對電氣設備進行定期的檢查，將所有的安全隱患都扼殺在搖籃，避免起重機結構受到嚴重的影響。

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