自動化物流系統設備故障診斷與健康評估

丁宇軒

（陜西省煙草公司西安市公司，陜西西安 710061）

0 引言

對于自動化物流設備故障的診斷，需要數據采集系統可以準確采集系統關鍵設備的運行參數，以采集信息的具體內容作為后續故障診斷的核心數據，確保設備運行參數可以按照重要程度執行分級處理，然后將不同級別的系統運行參數按照頻率的差別，適當降低數據傳輸任務量，以確保數據采集的實時性、準確性和有效性，為維持系統穩定性提供可靠保障。以此為基礎，還能準確判斷物流系統運行的健康狀態[1]。

1 自動化物流系統概述

1.1 硬件架構

以煙廠成品物流系統為例，自動化技術涵蓋所有生產線，包括鏈機裝置、輥機裝置、電機裝置、變頻器等需要進行準確控制的設備[2]。其中，PLC 作為工業控制器，組網功能強大，適合用于多臺設備的同時控制，通過現場總線可以在精度控制方面取得良好應用效果[3]。

自動化物流系統中，Q02U 型PLC CPU 主要負責處理QX40 型輸入模塊采集的所有信號，并響應觸摸屏設備發出的操作指令。其中，輸入信號內容主要包括外部啟動、復位、停止的操作信號和目標盤與工件庫盤上的物料信息[4]。上述信息經過CPU 處理后，能夠直接反饋至觸摸屏設備的人機交互界面，準確顯示該物料的實時狀態，同時還可以將信號傳輸至對應的QD75P1N 型定位模塊。由定位模塊會發出指令信號，控制MR-J4-20A型伺服放大器，調節伺服電機的實際轉速及工作角度，保證自動化物流設備可以準確完成碼垛設定的要求任務[5]。數據采集與物流監控系統結構如圖1 所示。

圖1 數據采集與監控系統結構

以煙草自動化物流系統為例，控制系統屬于其主體部分，因此故障診斷系統需要以控制系統為前提，針對生產流程中存在的不足與問題做出有效改進。數據采集系統和設備監控系統需要在完成控制系統監控任務的同時，為后續環節的設備故障診斷工作提供必要的數據支撐作用[6]。其中，物流設備各項系統功能及關鍵技術如圖2 所示。

圖2 系統功能及關鍵技術

1.2 軟件流程

物流輸送線在控制系統中的主要任務是完成煙箱的運輸，同時還需要對運輸煙箱的狀態做出準確判定，并對其中的不合格產品加以集中處理。物流設備系統的輸送線段程序流程如圖3 所示。

圖3 輸送段程序流程

2 設備故障診斷內容與維護技術

2.1 檢查電源、氣源及液壓源

電源檢測主要包括每臺物流設備供電電源以及車間動力電源；氣源檢測主要包括設備氣動裝置需要使用到的所有氣壓源；液壓源檢測主要包括應用過程中的液壓泵設備工作狀態。

根據以往經驗，比較常見的故障中有50%左右集中在電源、氣源和液壓源部分[7]。常見故障包括：系統供電故障，整個車間出現供電問題；電源負載能力過低、設備保險裝置燒毀、電源插頭接觸不良等；氣泵裝置或液壓泵設備未正確開啟、氣動三聯件或二聯件未正確開啟；液壓系統內的泄荷閥或其他壓力閥未正確開啟。上述問題均會造成物流設備出現系統故障。

2.2 檢查傳感器位置

在系統運行過程中，部分傳感器可能發生位置偏移的情況，進而引發到位故障、傳感器運行故障或者靈敏度降低故障等。因此，需要經常檢查系設備傳感器的實際位置及作業靈敏度，在出現偏差的第一時間及時進行調節。如果傳感器損壞，則需要立即更換新的傳感器。

2.3 檢查繼電器、流量控制閥、壓力控制閥

物流設備中的繼電器和磁感應式傳感器具有相似的特性，在經過較長時間的使用后，容易發生搭鐵粘連的問題，導致電氣回路無法維持正常工作狀態，需要及時更換。對于氣動及液壓類部件，節流閥的開口度以及壓力閥的壓力需要安裝調節彈簧，彈簧裝置會受到設備振動影響而出現松動或滑動問題，檢查過程中需要特別注意[8]。

2.4 變頻器維護

變頻器未處于工作狀態時，設備制動手柄一直處于緊閘位，繼電器閉合。當主令手柄歸位至零位點后，控制系統與安全回路連接，同時按照任務指令的要求撥至對應的系統緊閘位。控制系統接收到指令后，控制變頻器進入運行狀態。但是，如果控制系統在上述過程中發生斷電或欠電壓等問題，則異常狀態的繼電器都會被統一隔離，系統安全回路隨即斷開與系統的連接，設備進入緊急制動狀態，以保證人員與設備安全。

3 設備監控系統健康評估功能

3.1 監控觸摸屏

通過系統觸摸屏為F940GOT-SWD-C 型觸摸屏，其規格參數如表1 所示。

表1 觸摸屏規格參數

F940GOT-SWD-C 型觸摸屏與PLC 主機實時通信，操作便捷。此外，該觸摸屏配有RS422 數據接口，可以直接與CPU 連接，并可以通過FX-10P 型控制模塊對變頻器進行功能設置、刪除指令、系統監控等操作。

3.2 系統健康運行狀態

系統可以對變頻器等設備的實時狀態進行全面監控，并對運行參數進行合理調節和控制。不僅能夠及時反映各項參數，同時還可以供工作人員分析和記錄，以便優化完善系統設計。為進一步提升系統作業精度，在系統供料盤處于運行狀態一個周期后，對其位置信息進行刷新處理，然后將程序信息傳送至物流系統內，確保自動化物流設備能夠更加準確地完成后續運動任務。

4 結束語

自動化物流設備在各個領域應用廣泛。本文提出一種以PLC 與觸摸屏為基礎的新型碼垛操作系統，提高了碼垛操作的靈活性，完善、提升自動化物流設備操作流程，使故障診斷更加智能化、直觀化、簡便化。該系統操作控制方式具備推廣應用價值，可以為其他自動化物流設備與PLC 的配合使用提供參考。