農機異步電機電控系統故障維修管理系統*

田 睿

（新疆理工學院，新疆 阿克蘇 843100）

0 引言

隨著時代的發展，科學技術的不斷進步，全球經濟進入一個嶄新的時代，各產業朝著自動化、智能化、信息化方向持續發展。農業機械也在不斷地發展，在國家對農業機械發展給予的幫扶政策下，各種農機設備陸續地出現在市場上。異步電機設備由于結構簡單、成本低、穩定性高、安全可靠等優點，廣泛應用于各行各業的機械設備中。隨著農機設備數量的不斷增加，異步電機在農機上的應用也越來越多，而農機異步電機設備故障現象也隨之增加，給管理人員造成一定的困擾。目前，國內對異步電機電控系統故障的管理主要采取定期維護保養和故障發生后的報廢維修，但這種維修方式不僅影響農業機械設備的利用率，還會縮短異步電機的使用壽命，加大使用成本。同時，異步電機定期維修的啟停會加大能量消耗，浪費資源。因此，需要更廣泛地應用異步電機故障管理系統。異步電機故障管理系統是檢測異步電機故障問題的重要手段，對管理和維修保養人員十分重要，可以實時監測設備運行狀態、傳輸故障數據，并報警提醒[1-2]。實時性監測水平是異步電機設備故障報警系統的一個重要指標，在此環境下，亟須開發一款農機異步電機設備故障管理系統以協助設備管理人員的工作。

農機異步電機故障管理系統是針對農機設備的廣大用戶開發的，對設備故障管理系統的穩定性和數據的安全性有較高的要求。筆者設計開發了一款具有實時性的電控故障管理系統，利用異步電機故障監測管理系統對電機進行在線監測，觀察異步電機的實時運行狀態，采集運行數據；通過對采集到的數據進行統計分析后判斷電機的故障類型、故障原因和故障點所在的位置以及電機故障的嚴重程度[2]；再根據判斷結果，制訂一系列的維修保養計劃，減少異步電機設備的啟停次數，從而減少能源浪費以及維修保養和使用成本。

1 管理系統方案

農機異步電機電氣控制系統故障維修管理系統是根據用戶的需求和維修管理人員的工作狀態開發的一款故障管理軟件，其開發應滿足用戶的需要，在開發過程中需要調研使用者的需求。用戶界面需求如表1所示。

表1 用戶界面需求

故障管理系統可以實現異步電機設備與管理系統之間的實時通信，利用下位機采集設備運行狀態的數據并進行處理、判斷和顯示，然后傳輸至上位機，采用PC機作為上位機接收下位機傳輸的數據信號[3]。根據采集的數據，判斷電機的故障類型、故障原因和故障點所在的位置以及電機故障的嚴重程度，并制訂相應的維修管理計劃。

農機異步電動機電氣控制系統故障維修管理系統是面向廣大用戶開發的，對系統的安全性和穩定性都要求較高，因此，針對故障管理系統的信息安全性進行了設計。管理系統客戶端和服務器采用TCP通信協議進行連接，利用SSL協議進行異步電機設備與故障管理系統之間的數據交換，對公用的網絡用戶進行加密。設備故障管理系統后臺通過防火墻等安全防護技術與外網進行隔離，防止數據信息外泄[4-6]。軟件接口需求如表2所示。

表2 軟件接口需求

2 管理系統主界面

該系統的主界面具有不同模塊，可利用軟件按鈕切換各功能，進行實時監測。各主模塊都有相對應的功能子菜單。主界面用戶可以登錄查看管理系統的主頁信息，登錄后系統會自動下載補丁進行系統升級。系統主界面的主要功能是調整單元中不同模塊的設定[7]。根據所要實現的功能，可以分別開發出功能相對應的按鈕，用于不同環境條件的輸入和輸出。管理系統主界面如圖1所示。

圖1 管理系統主界面

3 管理系統模塊設置

3.1 設備管理模塊

設備管理模塊主要包括設備運行、設備維修、電源操作等功能，用戶可以根據設備的實際情況，進入設備運行界面，查看設備的運行狀態。設備管理模塊如圖2所示。設備運行界面中包含設備運行狀態、運行電壓、故障報警、開關控制等功能。

圖2 設備管理模塊

用戶在使用系統的過程中可以根據實際需求進行系統操作，如設備出現故障，用戶可通過觀察相關參數判斷故障位置，利用設備報修模塊進行報修。為了便于用戶的操作，用戶點擊設備報修操作指令時可以對設備報修功能選項進行設置，通過對系統的相關設置，可調整系統日常運行的數據。

此設備管理模塊中還包括電源操作功能，點擊電源操作按鈕，進入電源操作界面，用戶可以看到多個電源操作設置，電源參數如下。

1）切入電源：70 V。

2）浮充電源：54.3 V。

3）過充保護：59.5 V。

4）過充恢復：58 V。

5）過放保護：45.6 V。

6）過放恢復：49.2 V。

7）蓄電池容量：300 Ah。

8）均充時間：4 h。

9）均充周期：30 d。

10）最大充電電流：45 A。

11）溫度補償：3.5 mV/℃。

12）過壓保護：59.5 V。

13）過壓恢復：58 A。

14）負載電流：50 A。

3.2 電氣控制管理模塊

3.2.1 電壓控制

此界面主要是對電氣控制系統故障的電壓參數進行控制，點擊電壓控制按鈕可進入對應功能界面中，其中主要包括各電壓參數和系統參數。用戶可根據實際情況觀察不同的電壓參數和系統參數進行故障分析。系統信息如下。

1）總電壓：300 V。

2）總電流：120 A。

3）平均溫度：80 ℃。

4）芯片溫度：80 ℃。

5）循環次數：90次。

3.2.2 對接控制

電氣系統故障維修管理系統對接控制界面主要是用于對設備運行時的時間參數進行詳細設置，點擊對接控制按鈕進入相應的功能界面，其中包含第一時段、第二時段和第三時段的開始時間和結束時間以及運行時間和結束時間，用戶可以根據設備的運行狀態，通過對接控制界面詳細觀察設備的運行時間，為故障分析判斷提供有力的依據。對接控制模塊界面如圖3所示，對接控制參數如下。

圖3 對接控制模塊

1）第一時段：開始時間1時3分；結束時間2時1分。

2）第二時段：開始時間1時3分；結束時間2時1分。

3）第三時段：開始時間1時3分；結束時間2時1分。

4）運行時間13秒。

5）停止時間10秒。

3.2.3 參數控制

參數控制界面主要是對電氣控制系統故障管理系統的參數進行控制，點擊控制按鈕進入對應功能界面，其中主要包括各系統參數的參數控制。用戶可根據實際情況，觀察設備的系統參數進行故障分析。系統參數主要包括下列幾項。

1）設定溫度（℃）：48。

2）運行開始時間（hh:mm）：07:00。

3）運行結束時間（hh:mm）：09:00。

4）多組控制開始時間（hh:mm）：07:00。

5）多組控制結束時間（hh:mm）：09:00。

6）分乳化控制開始時間（hh:mm）：07:00。

7）分乳化控制結束時間（hh:mm）：09:00。

3.2.4 控制設置

控制設置界面主要包含兩種功能，自動控制和手動控制，點擊控制設置按鈕進入界面，系統顯示：自動運行中，用戶可以通過手動操作按鈕切換手動操作?？刂圃O置界面的工作狀態欄主要包括多組控制、光電開關、分乳化控制、溫度差等功能，如圖4所示。

圖4 控制設置模塊

3.3 智能管理模塊

3.3.1 個性化設置

通過“個性化參數”界面設置，可由用戶在顯示方面進行系統定制。該功能主要是針對跟蹤窗口的個性化設置，可實現跟蹤模式和顏色的自定義。具體如圖5所示。

圖5 個性化設置模塊

跟蹤顏色：跟蹤窗口中，各種不同顯示元素的顏色可以分別配置。

1）G00指令顏色：該顏色指顯示G00指令軌跡所用的顏色。

2）G01指令顏色：該顏色指顯示G01指令軌跡所用的顏色。

3）G02指令顏色：該顏色指顯示G02指令軌跡所用的顏色。

4）G03指令顏色：該顏色指顯示G03指令軌跡所用的顏色。

5）背景顏色：跟蹤窗口的背景顏色，這里有兩種顏色，用戶可以定制不同的顏色，實現兩種顏色之間的漸變。

6）坐標顏色：該顏色指的是界面中繪制示意坐標系的顏色。

如果選擇的顏色是透明，則隱藏相應的指令軌跡。因此，把背景設置成透明則會造成視覺混亂，往往會導致窗口不能被正確地刷新。

3.3.2 微調控制

如圖6所示，是電氣控制故障管理系統的微調控制模塊界面。點擊微調控制按鈕，進入微調控制界面，用戶可以通過此界面查看各微調參數，并進行微調操作。

圖6 微調控制模塊

1）累計微調量：X軸為0；Y軸為0；Z軸為0。

2）控制面板：操作按鈕。

4 結語

在農機異步電機設備故障現象不斷增加的情況下，筆者設計開發了一款農機異步電機設備故障管理系統，用于協助設備管理人員工作。利用異步電機故障監測管理系統對電機進行在線監測，可觀察異步電機的實時運行狀態，采集運行數據并進行分析，從而判斷電機的故障類型、故障原因和故障點所在的位置以及電機故障的嚴重程度[8-14]。筆者介紹了設計的系統各功能模塊及它們相應的作用，對故障管理系統作出系統性功能需求分析、系統角色分析、數據采集需求分析等，該系統可以實時監控異步電機設備的運行狀態，便于管理人員維修保養異步電機設備。