自行葫蘆運輸機串聯急停斷線故障快速維修

段松松，王雷飛，劉安寧，呂陽雷，周昊輝，薛一剛，張曉輝

（中國一拖集團有限公司，河南洛陽 471000）

0 引言

空中自行葫蘆運輸機是近年在自動化生產線中廣為應用的一種新型工業物流運輸方式，通過滑觸線和碳刷采集反饋電源和控制信號，實現空中自行葫蘆的準確定位、運行線路和升降運動等動作。

中國一拖大拖裝配廠擁有國內最先進的拖拉機裝配生產線，包含前項自行葫蘆線，后箱轉合裝自行葫蘆線、底盤自行葫蘆線、駕駛室自行葫蘆線、涂裝自行葫蘆線、重拖自行葫蘆線等6 條空中自行葫蘆線。在東方紅大馬力輪式拖拉機實現智能制造的“提質換擋”中發揮著重大作用，任何一個自行葫蘆的故障都會導致生產線停滯。

長時間梳理空中自行葫蘆停修時間，發現因急停斷點故障導致的設備停滯，是目前影響自動化生產的主要問題。空中自行葫蘆設備操作人員使用操作手柄的急停斷點發生頻率高、維修難度大，是重點解決的問題。本文以中國一拖大拖裝配廠駕駛室空中自行葫蘆為例，介紹快速查找空中自行葫蘆操作手柄急停斷點，以及處理故障的方法。

1 急停斷點常規判斷的難點

急停斷點故障之后，需要詢問設備操作人員設備故障前是否在某一個指定運行操作時頻繁出現時而報警時而正常的情況（判斷斷線點可能出現在某一段），或者觸碰急停按鈕時會出現故障的情況（判斷可能因急停按鈕自身損壞）等。順利的話，10 min 即可修復，如果通過詢問并未發現有以上明顯斷點位置的異常情況，則需要操作人員通過部分區間短接，實現區域性的嘗試性維修方法來解決問題。據不完全統計，自行葫蘆操作手柄急停斷點故障的平均維修時間約為30 min，即拖拉機裝配生產線需要停線30 min，嚴重影響企業生產運行。具體原因如下。

（1）急停串聯連接方式不易排查。由于設備急停按鈕采用傳統串聯方式，即所有的急停按鈕只要有任意一個急停點出現斷點，則系統停止運行，如圖1 所示。

圖1 線路連接1

（2）故障點查詢勞動強度大、急停按鈕點多，不易排查。駕駛室上自行葫蘆線共有7 個急停點，其中，5 個操作手柄急停，2 個操作柜急停，且急停點分布距離較遠。采用原始逐步排除法，維修人員勞動強度大、維修時間長，不適合快速查找故障點，如圖2 所示。

圖2 線路連接2

（3）斷線斷點頻率高。現場生產裝配過程中需要偶爾出現折彎，拖拽操作手柄的情況，隨著使用時間增長以及設備損耗，操作手柄出現線路斷線故障的頻率上升。

2 方案確定

空中自行葫蘆牽涉大范圍的物料運輸，所有操作手柄急停點都是根據工藝設計，制定位置和數量。因此無法改變急停點的數量、位置等，只能改進串聯結構，或改變串聯結構，或在串聯結構上增加快速判斷斷點的提示裝置，實現故障快速解決。

（1）方案一。改變傳統的急停串聯控制方式為PLC 控制方式，7 個急停點信號與PLC 單獨通信。故障發生時，維修人員通過PLC 輸入點的信號，即就精確判斷出具體急停點的位置。

方案論證：5 個操作手柄急停，1 個操作站急停距離PLC 控制柜相距較遠，如果重新布線將急停點全部鏈接至PLC，將近投入連接線3×0.5 mm2電線500 m，整個工程改造將在80 工時左右，并且整個施工都在高空完成，危險系數大。

改變串聯控制方式實施起來比較危險，嘗試通過增加急停斷點的顯示裝置，實現急停斷點的快速判斷。

（2）方案二。在仍然采用急停串聯的基礎上利用電子線路指示，在每個急停按鈕上并聯1 個帶有一定電阻值的報警指示燈。急停線路正常運行時，與之并聯的帶阻值指示燈電流較小，指示燈不會點亮。一旦急停按鈕或區域線路出現斷點故障時，則帶阻值指示燈通過的電流會增大，當滿足指示燈點亮的電壓和電流值時，會出現紅光報警，如圖3 所示。根據電路控制原理，該方法可行。

3 創新實踐

圖3 改進后線路連接

（1）線下模擬試驗。在線下搭建模擬空中自行葫蘆急停控制線路的測試平臺，需要1 個DC 24 V 電源、7 個急停按鈕、14 個DC 12 V 指示燈。考慮到實際運行時各個指示燈運行的電流和電壓的相關關系，將2 個指示燈作為一組與急停按鈕并聯，按照實際運行線路進行測試，經測試，該方案完全可行。

（2）并聯報警指示燈改造。考慮到急停斷點故障主要在急停按鈕損壞，以及操作手柄彎曲和拖拽時產生。因此，在考慮報警指示燈的并聯區間點時，借助原廠家設計的分線控制站，在控制站的急停線路點之間加裝報警指示燈裝置，極大降低每個線路的改造量。完成全部改造工作僅用3 h。

（3）增加斷點故障臨時快速修復按鈕。在并聯報警指示燈之后，維修人員即可在到達維修現場之后1 min 內判斷斷線區間點。如果是操作手柄急停按鈕故障，通過更換急停按鈕即可快速修復，如果是手柄附近的控制線出現斷點，則需要生產線停止30 min。

（4）快速查找急停斷點區間可以提高維修效率，但是對于流水線式的自動化生產線，修復期間依然需要生產線停止運行。修復時間可否再快一些，或增加1 個臨時修復按鈕，將急停斷點故障對生產的影響降到最低。

（5）在并聯急停點的報警指示燈上方繼續并聯一個臨時修復旋鈕。設備運行正常時，旋鈕處于斷開狀態，一旦該區間的急停出現斷點故障無法快速修復時，立刻將該臨時修復旋鈕打到直通狀態，即可臨時屏蔽該操作手柄的急停點，生產線繼續臨時運行。當生產間歇或下班時再安排維修，查找故障點。

經過實踐，這種在原有接線方法不變的情況下，只需在急停點并聯一個報警指示燈。當某個急停點出現故障時，即可輕松提示維修人員故障位置，提高維修效率，得到了設備維修管理人員的認可。該方案只需購買7 組報警指示燈和臨時修復旋鈕，資金少、工程量小，方便實用。

4 總結

（1）推廣性強。該方法可以應用在急停串聯控制連接的其他設備上，特別是分散式操作點多，或生產要求較高的自動化流水作業設備上，效果尤為明顯。

（2）維修效率高。應用該方法后，之前急停斷點故障維修的平均時間大概需要30 min，現在1 min 內即可判斷故障，平均維修時間降至10 min。而且當生產較忙無法停線維修時，還可啟動臨時方案，一鍵臨時保障生產運行，達到無縫銜接。

（3）注意事項。臨時修復旋鈕是在生產要求極其嚴格的情況下才能啟動的功能，一旦功能啟動，該區間點的急停按鈕將不再起作用。應及時告知設備操作人員及周邊維修人員，同時也可臨時派駐維修人員監護，一旦生產過程需要急停時，可快速切斷臨時修復旋鈕或按下相應操作工位的急停按鈕，實現功能需要。實踐證明，該方法可快速處理分散式操作急停斷點故障。