時(shí)間：2023-03-06 16:04:40
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關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；故障；診斷；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念
電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要將分類型專家系統(tǒng)理論當(dāng)作基礎(chǔ)，采集電氣設(shè)備故障現(xiàn)場(chǎng)中的信息數(shù)據(jù)，結(jié)合電氣設(shè)備技術(shù)人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，編制設(shè)計(jì)方案，然后按照電氣設(shè)備故障區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行合理的分類，建立電氣設(shè)備系統(tǒng)故障指示庫(kù)與推理機(jī)，利用計(jì)算機(jī)采集電氣設(shè)備故障現(xiàn)場(chǎng)中的信息數(shù)據(jù)，并且通過(guò)知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)進(jìn)行邏輯分析，以此尋找電氣設(shè)備故障原因。電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)能夠通過(guò)推理結(jié)果，對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行修改，以此完善自身的各項(xiàng)性能，更好的診斷出電氣設(shè)備故障。
二、診斷系統(tǒng)工作原理
作為新型的專家診斷系統(tǒng)，與以往傳統(tǒng)的診斷系統(tǒng)最主要的區(qū)別就是增加了人機(jī)互動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)的程序性與人腦的創(chuàng)新性想結(jié)合，可以大大減少診斷、修理的工作時(shí)間，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
這種新型的系統(tǒng)將各個(gè)專家、名著的理論統(tǒng)統(tǒng)收集進(jìn)存儲(chǔ)器里，操作人員再根據(jù)事故的種類進(jìn)行劃分，建立相應(yīng)的應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案，當(dāng)每次出現(xiàn)一種新的事故的時(shí)候，操作人員就會(huì)命令電腦進(jìn)行記錄，并更新原有的數(shù)據(jù)庫(kù)。從而保證專家系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，更好的解決一切有可能發(fā)生的問(wèn)題。
三、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成
1、人機(jī)互動(dòng)裝置
這個(gè)裝置主要是方便操作人員隨時(shí)錄入信息，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行及時(shí)有效的交流信息，保證信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。
2、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)，是電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在診斷故障方面的主要依據(jù)，可以為故障分析、查找提供相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)支撐。一般情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為兩種，即動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)信息數(shù)據(jù)在獲取途徑上的區(qū)別對(duì)其進(jìn)行劃分。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是在電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、處理；靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是依據(jù)產(chǎn)生式的規(guī)則獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)；雖然兩種數(shù)據(jù)庫(kù)在信息數(shù)據(jù)獲取方面的方式存在一定差異，但是均能夠應(yīng)用于電氣設(shè)備故障分析、診斷的支持。
3、推理機(jī)
數(shù)據(jù)庫(kù)在系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中所起到的作用是對(duì)故障分析的支持，而推理機(jī)在故障診斷中的作用則是具體的故障分析執(zhí)行，通過(guò)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)支持上的準(zhǔn)確推理，來(lái)找出電氣設(shè)備故障的部位與產(chǎn)生原因，從而讓電氣設(shè)備能夠保持正常的工作運(yùn)行。推理機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)的地位一樣，都是故障診斷系統(tǒng)中最為核心的一部分。
4、知識(shí)獲取設(shè)備
在電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)當(dāng)中，知識(shí)獲取設(shè)備的好壞決定著系統(tǒng)的性能高低。知識(shí)獲取的內(nèi)容通常十分多樣，包括了對(duì)以往電氣設(shè)備故障診斷的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)最新故障知識(shí)資料的收集與分析，以及對(duì)故障診斷系統(tǒng)運(yùn)行模式的改進(jìn)等等。對(duì)這類信息進(jìn)行整理，得到較為系統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容，為系統(tǒng)的故障診斷工作提供支持。
四、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的主要作用
利用電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)Σ煌愋偷碾姎庠O(shè)備故障作出合理的診斷，能夠及時(shí)的找出并解決故障問(wèn)題。電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、電氣設(shè)備診斷方面
電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在診斷電氣設(shè)備故障的時(shí)候，能夠找出電氣設(shè)備發(fā)生故障的位置。首先，初期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行診斷的過(guò)程中，在系統(tǒng)選擇頁(yè)面上選取需要診斷的機(jī)械設(shè)備；其次，按照選取的電氣設(shè)備，將與其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)調(diào)取出來(lái)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息數(shù)據(jù)找出電氣設(shè)備發(fā)生故障的位置；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)對(duì)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，為電氣設(shè)備故障診斷提供合理的依據(jù)。電氣設(shè)備故障診斷完成之后，應(yīng)當(dāng)標(biāo)記經(jīng)常發(fā)生故障的電氣設(shè)備，采取針對(duì)性處理，以此提升電氣設(shè)備的運(yùn)行效率與質(zhì)量，確保電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性。
2、對(duì)精密部件的診斷作用
在找出發(fā)生故障的設(shè)備以及故障存在的準(zhǔn)確部位之后，還需要分析出故障發(fā)生的機(jī)理以及細(xì)節(jié)，才能夠更好地為故障的處理提供前提條件。而對(duì)故障發(fā)生的機(jī)理進(jìn)行分析，其實(shí)也就是對(duì)設(shè)備內(nèi)的精密部件進(jìn)行診斷。在電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中，進(jìn)行精密部件的診斷主要是通過(guò)人機(jī)交互來(lái)進(jìn)行。診斷人員在系統(tǒng)中調(diào)出發(fā)生故障的設(shè)備數(shù)據(jù)，并由系統(tǒng)提出一系列的問(wèn)題由診斷人員來(lái)完成回答，系統(tǒng)根據(jù)診斷人員的回答結(jié)果來(lái)進(jìn)行推理，并最終得出診斷答案。如果系統(tǒng)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)儲(chǔ)量不足，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的精密部件診斷，以及無(wú)法進(jìn)行故障原因的分析，那么則需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新補(bǔ)充，滿足系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備故障診斷的需求。
3、電氣設(shè)備維護(hù)方面
為了確保電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中處于一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的狀態(tài)，需要定期維護(hù)電氣設(shè)備。通常情況下，在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的過(guò)程中，能夠應(yīng)用到電氣設(shè)備診斷系統(tǒng)，主要在于能夠通過(guò)電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況作出判斷，對(duì)于電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防。除此之外，電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)也需要維護(hù)，以此確保電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在故障診斷方面的實(shí)時(shí)性。對(duì)于電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的維護(hù)，主要采取在數(shù)據(jù)庫(kù)中加入新的知識(shí)儲(chǔ)備方式，保證電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)處于一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。
4、對(duì)電氣設(shè)備故障的處理作用
通常電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在提供了對(duì)設(shè)備的故障診斷功能的同時(shí)，也具有故障處理的指導(dǎo)功能，可以指出解決故障的主要方法。特別是對(duì)于一些設(shè)備故障來(lái)說(shuō)，即使知道了故障發(fā)生的原因，也很難得出一個(gè)最佳的故障處理方案。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，則可以較為科學(xué)地給出一個(gè)比較合理的處理方法，杜絕電氣設(shè)備故障難以處理的情況出現(xiàn)。
五、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)常用的檢查方法
1、電壓檢查法
這種檢查方法需要將被測(cè)試儀器的電極接到診斷系統(tǒng)中，仔細(xì)觀察電還的指數(shù)，是不是與平時(shí)正常工作時(shí)的電壓一樣，當(dāng)儀表盤沒(méi)有顯示時(shí)分段檢查各個(gè)部分，診斷出現(xiàn)短路故障的部分，并根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題找到適應(yīng)的解決方案。
2、電阻測(cè)量法
這種方法與電壓測(cè)試法相似，通過(guò)系統(tǒng)中的安培檢測(cè)裝置，察看電阻數(shù)值，如果檢查到某一部分的電阻數(shù)無(wú)限大，說(shuō)明這里出現(xiàn)斷開(kāi)的故障；如果電阻數(shù)為零說(shuō)明這里運(yùn)行正常；不存在任何毛病。
六、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的功能
1、對(duì)設(shè)備的檢查
當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，我們不僅要知道是哪個(gè)設(shè)備發(fā)生了問(wèn)題，更應(yīng)該細(xì)致的診斷出具體的位置，這樣才能準(zhǔn)確及時(shí)的解決問(wèn)題。在對(duì)設(shè)備的初步檢查中，可以利用故障診斷系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行“全身體檢”，在根據(jù)發(fā)生問(wèn)題的大概方位，縮小范圍判斷發(fā)生問(wèn)題的原因。一旦確定數(shù)據(jù)庫(kù)中的問(wèn)題癥狀與現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備發(fā)生的情況一致就可以斷定事故的原因，并針對(duì)出現(xiàn)的的問(wèn)題找出相應(yīng)的解決方法，這樣在該機(jī)器上就會(huì)有相應(yīng)的記錄。當(dāng)下次發(fā)生問(wèn)題時(shí)就會(huì)優(yōu)先選擇這類故障，縮短排查故障浪費(fèi)的時(shí)間，提高工作效率。
2、元件的診斷
當(dāng)找到出現(xiàn)故障的設(shè)備之后，接下來(lái)就是檢查設(shè)備中某個(gè)元件的具體問(wèn)題，這種精細(xì)的工作需要針對(duì)問(wèn)題設(shè)備每一部分進(jìn)行排查，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前元件可能出現(xiàn)的問(wèn)題列出候選情況，操作人員根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇選項(xiàng)，系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)分析之后得到相應(yīng)的解決方案；當(dāng)沒(méi)有找到相應(yīng)的解決方法時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示操作人員進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)搜索，并與工作人員嘗試著解決問(wèn)題，并將正確的結(jié)果儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)作為補(bǔ)充，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料能夠滿足當(dāng)前所有電器設(shè)備問(wèn)題的需要。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在一定程度上促進(jìn)了電氣行業(yè)的發(fā)展，電氣設(shè)備的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，在日常工作、生活中的作用也越來(lái)越重要；同時(shí)，電氣設(shè)備故障發(fā)生率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)生活。因此，人們開(kāi)始關(guān)注電氣設(shè)備故障的診斷、處理，以此確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]電氣設(shè)備；故障分析；診斷系統(tǒng)；研究分析
中圖分類號(hào)：TM507 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2306-1499（2014）13-0027-01
促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本動(dòng)力是生產(chǎn)力的發(fā)展，只有提高了生產(chǎn)力，生產(chǎn)技術(shù)才會(huì)得以提高，經(jīng)濟(jì)效益才能發(fā)生質(zhì)的改變。社會(huì)是不斷向前發(fā)展的，生產(chǎn)力發(fā)展就是其中一個(gè)重要的體現(xiàn)，在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)步的這個(gè)過(guò)程中，電氣設(shè)備發(fā)揮了無(wú)比大的價(jià)值。在歡慶之余，也應(yīng)該看到電氣設(shè)備的不足之處。如果電氣設(shè)備一旦發(fā)生問(wèn)題，由于網(wǎng)絡(luò)、電氣等科技產(chǎn)品具有很強(qiáng)的整體性和連帶性，那么發(fā)生的后果將是無(wú)法挽回的，嚴(yán)重的話整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生癱瘓。因此在使用電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，也要注重電氣設(shè)備的故障檢測(cè)，及時(shí)修復(fù)電氣設(shè)備故障，掌握電氣設(shè)備的相關(guān)應(yīng)用知識(shí)，利用電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)排除因?yàn)樵O(shè)備故障而發(fā)生任何后果的情況，避免企業(yè)的生產(chǎn)受到損失和延退，更好地促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高。
1.電氣設(shè)備故障診斷的必要性
進(jìn)行電氣設(shè)備故障診斷主要有兩個(gè)方面的原因，一方面是隨著全球經(jīng)濟(jì)政治一體化的趨勢(shì)日益顯著，整個(gè)世界已經(jīng)連成一個(gè)整體，各國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易日益密切，這些都說(shuō)明了在以后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，電氣設(shè)備更加發(fā)揮著重要的作用。經(jīng)濟(jì)交易是連接生產(chǎn)和消費(fèi)的橋梁，只有保障企業(yè)進(jìn)行安全的生產(chǎn)才能保證經(jīng)濟(jì)交易的成功。而企業(yè)安全生產(chǎn)的保證就必須依靠電氣設(shè)備的安全應(yīng)用。古往今來(lái)，每一家企業(yè)都明白生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著企業(yè)的信譽(yù)和前景，并希望自己的產(chǎn)品能夠達(dá)到工業(yè)品的質(zhì)量要求，在此基礎(chǔ)上，企業(yè)也希望所付出的成本代價(jià)較低，為企業(yè)后續(xù)的資金運(yùn)作提供一個(gè)良好的平臺(tái)。電氣設(shè)備不僅能夠保證企業(yè)產(chǎn)品的安全，還可以避免企業(yè)因?yàn)樵O(shè)備不善而不斷投入資金造成巨大的成本損失。因此，企業(yè)必須采取科學(xué)的手段對(duì)企業(yè)電氣設(shè)備進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確地檢測(cè)，對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行精確可靠的分析，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)方法的監(jiān)測(cè)和故障診斷措施對(duì)生產(chǎn)裝置的電氣設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢修維護(hù)的工作。這樣就可以預(yù)先知道電氣設(shè)備存在的安全隱患，并根據(jù)故障分析結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)的措施和防范，及時(shí)改善電氣設(shè)備的不足和問(wèn)題之源，在最短的時(shí)間里解決隱患問(wèn)題和出現(xiàn)的故障問(wèn)題。
另一方面是工業(yè)所應(yīng)用的電氣設(shè)備稍微不注意，一般都比較容易受到磨損。當(dāng)設(shè)備受到磨損后，就會(huì)阻礙企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生磨損主要有以下兩大原因。第一個(gè)原因主要是設(shè)備的外部表面的原因，由于員工在工作的時(shí)候沒(méi)有多加注意造成機(jī)器外部的摩擦、電線的熔斷以及短路電線磨出火花等等問(wèn)題。第二個(gè)原因主要是設(shè)備內(nèi)部的原因，比如設(shè)備內(nèi)在的零件軸承不咬合，部分零件的損壞和部分元件不能像正常那樣發(fā)揮本具有的價(jià)值，這些問(wèn)題都是當(dāng)時(shí)選取設(shè)備的時(shí)候采購(gòu)方面出現(xiàn)問(wèn)題造成的，例如無(wú)意間采購(gòu)了不合格的產(chǎn)品等等。所以為了避免電氣設(shè)備發(fā)生損壞而造成無(wú)法彌補(bǔ)的過(guò)錯(cuò)，必須對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行日常檢查和維修，利用電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行處理。
2.電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成
電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)主要由人機(jī)接口、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取設(shè)備這幾部分組成。
2.1人機(jī)接口
人機(jī)接口主要是連接用戶和故障診斷系統(tǒng)的橋梁，用戶可以通過(guò)人機(jī)接口將受到的信息進(jìn)行更加準(zhǔn)確、更加科學(xué)的處理，最后整理出實(shí)效信息，在一定程度上保證了信息的可靠性和精準(zhǔn)性。
2.2數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)主要有靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)兩種表現(xiàn)形式，不同的形式有著不同的作用途徑。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)產(chǎn)生式的規(guī)則來(lái)獲取數(shù)據(jù)，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)則是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)處理。雖然數(shù)據(jù)庫(kù)的表現(xiàn)形式不同，產(chǎn)生作用的途徑不同，但是這兩種方式都可以對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)和研究，其重要地位不可小覷。
2.3推理機(jī)
推理機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)有相同點(diǎn)，但是也有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)是他們都可以有效地對(duì)電氣設(shè)備提供相應(yīng)的技術(shù)支持，進(jìn)而更好地為電氣設(shè)備提供一個(gè)有效的故障診斷系統(tǒng)。兩者的不同點(diǎn)在于推理機(jī)要比數(shù)據(jù)庫(kù)更加具體，處理故障比較細(xì)微的地方。根據(jù)故障診斷系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行推理，從而可以確定電氣設(shè)備的部位，找出電氣設(shè)備發(fā)生故障的根本原因，針對(duì)下藥，采取正確的措施來(lái)使得電氣設(shè)備更好的工作和發(fā)揮作用。缺少了推理機(jī)，則無(wú)法完成故障分析和故障修復(fù)，因此，推理機(jī)在整個(gè)故障診斷系統(tǒng)中占有重要的位置。
2.4知識(shí)獲取設(shè)備
知識(shí)獲取設(shè)備主要和故障診斷系統(tǒng)性能的高低有著重要的聯(lián)系。通過(guò)知識(shí)獲取設(shè)備可以掌握有關(guān)故障的一切知識(shí)，也可以借鑒前期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。總之，在知識(shí)獲取設(shè)備的基礎(chǔ)上，將經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)兩者相結(jié)合，使得診斷系統(tǒng)日益完善，其功能也不斷提高。
3.電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的作用
3.1保護(hù)作用
電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)有力的保護(hù)，通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷和故障分析，保證電氣設(shè)備的更新程度和更新頻率，可以使電氣設(shè)備更好地投入到工作中。也可以提前了解電氣設(shè)備的質(zhì)量，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋來(lái)進(jìn)行故障預(yù)防，這樣可以降低修復(fù)故障的成本。
3.2能夠有效地處理設(shè)備故障
電氣設(shè)備診斷系統(tǒng)不僅可以為設(shè)備進(jìn)行診斷，還可以對(duì)設(shè)備的故障處理進(jìn)行指導(dǎo)。在找出故障的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地分析故障產(chǎn)生的原因，條件，從而有針對(duì)性地提供一個(gè)故障解決的計(jì)劃，而且這個(gè)計(jì)劃具有最優(yōu)性。當(dāng)遇到其他問(wèn)題時(shí)，也可以為人們提供一個(gè)比較好的處理規(guī)劃。
3.3診斷作用
通過(guò)電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)，人們可以找到發(fā)生故障的位置，明白哪里出現(xiàn)了問(wèn)題。首先，在最開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備的診斷時(shí)，在系統(tǒng)的選擇頁(yè)面選擇需要進(jìn)行故障診斷的設(shè)備；其次，根據(jù)所選擇的的設(shè)備來(lái)調(diào)取相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)找出準(zhǔn)確的故障發(fā)生點(diǎn)；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行故障原因的分析，為故障的診斷提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：云平臺(tái)；遠(yuǎn)程；故障診斷；專家系統(tǒng)；煤炭設(shè)備
經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)表明煤炭仍將是我國(guó)未來(lái)30a發(fā)展的主要能源，智慧礦山、綠色發(fā)展等理念對(duì)于礦山設(shè)備的開(kāi)采提出了更高的要求，無(wú)人化是煤礦作業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。煤炭設(shè)備工作環(huán)境惡劣，發(fā)生故障的次數(shù)較多，不僅影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于員工的安全也是一大威脅，因此在線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的研發(fā)是一種必然趨勢(shì)。目前采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)等設(shè)備的單機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中都有相應(yīng)的應(yīng)用，然而采用云平臺(tái)技術(shù)對(duì)設(shè)備群故障進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷的系統(tǒng)鮮少有人開(kāi)發(fā)，本文利用云平臺(tái)設(shè)計(jì)煤炭設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，對(duì)采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、礦用提升機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)，提高煤炭開(kāi)采效率。
1煤炭設(shè)備故障類型分析
煤炭設(shè)備包含提升設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、排水設(shè)備、挖掘設(shè)備、支護(hù)設(shè)備、供電設(shè)備等，其中采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、礦用提升機(jī)是發(fā)生故障次數(shù)較高的設(shè)備，本文主要對(duì)這3類設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)。（1）采煤機(jī)故障采煤機(jī)故障常見(jiàn)的部位為液壓泵、截割部、牽引部和變頻器，為分析液壓泵的狀態(tài)，需對(duì)泵工作狀態(tài)下的冷卻水壓、調(diào)高水壓以及其工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)超過(guò)其臨界值時(shí)應(yīng)引起重視。截割部故障通常是電機(jī)發(fā)生故障，需采集電機(jī)的電流以及溫度作為判斷依據(jù)。牽引部故障一般也是電氣部分發(fā)生故障引起的，將牽引速度、電機(jī)電流、變壓器溫度作為判斷依據(jù)。變頻器故障需監(jiān)測(cè)變頻器電壓以及電流。（2）帶式輸送機(jī)故障帶式輸送機(jī)常見(jiàn)的故障部位為驅(qū)動(dòng)裝置、托輥和輸送帶，其中輸送帶故障最為頻繁，因此需定期對(duì)輸送帶進(jìn)行檢查與維護(hù)。驅(qū)動(dòng)裝置故障發(fā)生后可根據(jù)軸承是否存在異響、電機(jī)的電壓電流轉(zhuǎn)速是否正常等對(duì)其故障具置進(jìn)行定位。托輥故障主要是托輥支撐處發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，只需監(jiān)測(cè)其位移即可。輸送帶故障分為輸送帶跑偏、輸送帶撕裂、輸送帶打滑，需對(duì)輸送帶壓力、位移、磨損情況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（3）礦用提升機(jī)故障礦用提升機(jī)常見(jiàn)的故障部位為主軸裝置、減速器、電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)。主軸裝置發(fā)生故障時(shí)軸承溫度會(huì)高于50℃，閘盤的位移也會(huì)大于0.3mm，其振動(dòng)速度也會(huì)變大。減速器故障時(shí)軸承溫度和振動(dòng)速度也會(huì)變大。制動(dòng)系統(tǒng)的故障可通過(guò)監(jiān)測(cè)閘瓦溫度以及油溫等判斷。煤礦用設(shè)備故障類型如圖1所示。
2基于云平臺(tái)的煤炭設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
基于云平臺(tái)的煤礦用設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為3層：數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層和系統(tǒng)應(yīng)用層。在數(shù)據(jù)采集層采用溫度、壓力、速度等傳感器對(duì)采煤機(jī)、礦用提升機(jī)和帶式輸送機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集數(shù)據(jù)傳輸至無(wú)線采集分站，然后通過(guò)本地環(huán)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)等通信方式傳輸至故障診斷中心，故障診斷中心對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為可被監(jiān)控系統(tǒng)識(shí)別的數(shù)據(jù)，并采用防火墻隔離病毒，完成處理后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地服務(wù)器中。為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，本文設(shè)置了本地主服務(wù)器以及備服務(wù)器，當(dāng)主服務(wù)器癱瘓后備服務(wù)器工作，保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。煤炭設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。數(shù)據(jù)采集層將溫度、電流傳感器等通過(guò)螺栓聯(lián)接的方式安裝在采煤機(jī)、礦用提升機(jī)以及帶式輸送機(jī)上，對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。網(wǎng)絡(luò)傳輸層備有無(wú)線連接和有線連接2種方式，通過(guò)以太網(wǎng)或5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳輸至故障診斷中心，交換機(jī)對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段管理。系統(tǒng)應(yīng)用層分為硬件部分和軟件部分，硬件部分主要指的是服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取，增加了云服務(wù)器，由分布式云平臺(tái)組成，減少了本地服務(wù)器的存儲(chǔ)壓力；軟件部分包含數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)庫(kù)以及遠(yuǎn)程客戶端，對(duì)采集數(shù)據(jù)預(yù)處理指的是處理包含數(shù)據(jù)的備份、檢索等，并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法分析故障類型，診斷完成后將處理結(jié)果在客戶端上呈現(xiàn)，及時(shí)地推送設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，提醒工作人員檢查設(shè)備。
3基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程故障診斷關(guān)鍵技術(shù)
遠(yuǎn)程故障診斷最重要的信息傳輸，煤礦開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜，有些地方無(wú)線無(wú)法覆蓋，因此本文采用無(wú)線和有線結(jié)合的方式。云服務(wù)器通過(guò)MQTT協(xié)議與客戶端實(shí)現(xiàn)交互，該協(xié)議在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可提供可靠的服務(wù)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保障了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。數(shù)據(jù)的信息存儲(chǔ)也是云平臺(tái)很關(guān)鍵的技術(shù)，本文將采集得到的數(shù)據(jù)單獨(dú)存儲(chǔ)在服務(wù)器中，采用Hadoop數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)Hive對(duì)分布式文件系統(tǒng)（HDFS）內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，分類的原則是來(lái)自不同設(shè)備的數(shù)據(jù)分別分開(kāi)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)遷移工具（Sqoop）處理后按照設(shè)備、數(shù)據(jù)類型、時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類，并將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在HDFS中。該存儲(chǔ)技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)查詢，還能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)在線擴(kuò)容，保障數(shù)據(jù)庫(kù)的空間足夠?；贖ive的數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)技術(shù)原理如圖3所示。故障診斷的依據(jù)是傳感器采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理的依據(jù)是專家多年的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用層的客戶端將專家遠(yuǎn)程故障診斷經(jīng)驗(yàn)通過(guò)邏輯分類的形式編輯為相應(yīng)的程序，在線對(duì)煤炭設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判斷。專家診斷中心先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工人的描述判斷設(shè)備故障類型，當(dāng)設(shè)備故障難以通過(guò)這些現(xiàn)象判斷時(shí)，再專家診斷中心根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。專家故障診斷中心根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)描述對(duì)故障類型進(jìn)行初步預(yù)判后將其分配給專家智能決策系統(tǒng)。
4基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)故障診斷流程
遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)故障診斷功能的構(gòu)建需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)的獲取以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查看、分析與存儲(chǔ)，專家故障診斷中心先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工人的描述進(jìn)行判斷，當(dāng)專家診斷中心不能根據(jù)描述對(duì)故障類型進(jìn)行診斷時(shí)，專家需與現(xiàn)場(chǎng)工人交流。然后以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷，專家診斷中心根據(jù)傳輸至云診斷中心的數(shù)據(jù)對(duì)煤礦用設(shè)備的故障進(jìn)行分析與判斷。故障診斷中心的判斷有時(shí)需要依賴設(shè)備歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，一般通過(guò)列表或圖表等方式獲取設(shè)備歷史數(shù)據(jù)，有時(shí)需要遠(yuǎn)程發(fā)送命令指令進(jìn)行調(diào)試從而更好地判斷設(shè)備的故障類型。完成故障診斷后，將診斷結(jié)果保存在設(shè)備的故障案例庫(kù)中，形成典型故障庫(kù)，為之后的故障診斷提供依據(jù)，當(dāng)其他用戶遇到相似問(wèn)題時(shí)可以通過(guò)索引的方式更快速地定位故障?；谠破脚_(tái)的遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)故障診斷流程圖如圖4所示。
5結(jié)語(yǔ)
（1）對(duì)煤礦用故障率較高的設(shè)備采煤機(jī)、礦用提升機(jī)以及帶式輸送機(jī)的故障類型進(jìn)行總結(jié)，分析為診斷相應(yīng)故障需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)。（2）對(duì)基于云平臺(tái)的煤炭設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層和系統(tǒng)應(yīng)用層，分析不同層的功能以及層與層之間的關(guān)系。（3）分析基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程故障系統(tǒng)通信技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)以及專家診斷中心的工作原理，并對(duì)專家故障診斷的具體工作流程進(jìn)行研究。
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由于電力設(shè)備在各行各業(yè)中應(yīng)用廣泛，它所承擔(dān)的角色也越來(lái)越重要，因此，對(duì)電力設(shè)備本身運(yùn)行狀況進(jìn)行一定監(jiān)控與故障診斷是很重要的。對(duì)電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與故障自動(dòng)診斷是提升設(shè)備可維護(hù)性的關(guān)鍵，這是因?yàn)樗粌H可以對(duì)電力設(shè)備實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；一旦出現(xiàn)故障，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以及時(shí)診斷故障的位置，對(duì)故障部位進(jìn)行隔離，為設(shè)備維修提供良好支持。
2電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究
2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)(RMFDS)是建立在PC—PLC上的，它包括各電力設(shè)備車間的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與診斷子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程診斷中心。其中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)診斷子系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)、工控PC機(jī)、軟件系統(tǒng)等部分，它不僅可以與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行通信連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)處理，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程診斷中心之間的數(shù)據(jù)交換。
2.2RMFDS系統(tǒng)的硬件組成與原理
電力設(shè)備的RMFDS系統(tǒng)的組成包括計(jì)算機(jī)主體及其設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備、控制器、執(zhí)行器、傳感器，下面將對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)分析。2.2.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的硬件配置為實(shí)現(xiàn)PLC與PC之間的數(shù)據(jù)交換，我們必須要了解PC的通信機(jī)制，科學(xué)選擇通信硬件模塊和通信協(xié)議，以求實(shí)現(xiàn)PLC與PC間的接線連接，為軟件的編制提供良好基礎(chǔ)。電力設(shè)備中RMFDS系統(tǒng)有兩種硬件連接方案，分別是：2.2.2將PC當(dāng)作工業(yè)以太網(wǎng)的站點(diǎn)這種硬件連接方式內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PC與全部PLC都以工業(yè)以太網(wǎng)為站點(diǎn)，通過(guò)工業(yè)雙絞線、光纖等于PLC實(shí)現(xiàn)連接，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。2.2.3PC與PLC網(wǎng)絡(luò)串行通信方式該種連接方式較為簡(jiǎn)單便捷，能通過(guò)串行通信方式真正實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PC與一臺(tái)PLC的數(shù)據(jù)交換，此時(shí)，該P(yáng)LC能通過(guò)MPI網(wǎng)或總線技術(shù)與其他的PLC實(shí)現(xiàn)通信連接，最終實(shí)現(xiàn)PC與所有PLC的通信連接。2.2.4企業(yè)局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的硬件配置就目前而言，局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的硬件配置較為普遍，電力設(shè)備中RMFDS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備選擇較多。2.3電力設(shè)備中RMFDS系統(tǒng)的軟件組成為更好地實(shí)現(xiàn)RMFDS系統(tǒng)的功能，必須構(gòu)建一個(gè)具有強(qiáng)大用戶界面、多功能、性能好、擴(kuò)展大的軟件系統(tǒng)，并要求它包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與故障診斷、Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)現(xiàn)等三個(gè)內(nèi)容。2.3.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控與故障診斷為了能夠順利完成PC端和PLC的數(shù)據(jù)信息交換工作，必須要對(duì)PC端的通信機(jī)制進(jìn)行深入、全面的了解，才能夠?yàn)楹笃诘南到y(tǒng)軟件編制工作做好準(zhǔn)備。首先，要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況合理選擇通信硬件模塊和通信協(xié)議類型，當(dāng)完成了PC端和PLC的連線連接工作后，就可以開(kāi)始選擇兩者之間的硬件連接。目前我國(guó)常用的硬件連接方式有兩種，一種是以PC作為工業(yè)以太網(wǎng)的其中一個(gè)站點(diǎn)，通過(guò)選用工業(yè)雙絞線、光纖、以及交換機(jī)等設(shè)備和PLC相互傳輸數(shù)據(jù)。而另一種連接方式就是兩者網(wǎng)絡(luò)串行通信。這種連接方式比較簡(jiǎn)單，當(dāng)PLC和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PC進(jìn)行串行通信后，那么這一臺(tái)PLC和其他的PLC將會(huì)連接到MPI網(wǎng)絡(luò)或者總線進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)PC和所有的PLC進(jìn)行通信的目的。雖然這種連接方式比較簡(jiǎn)單，但是由于一般情況下PC和PLC的實(shí)際距離較遠(yuǎn)，所受到的干擾也比較多，這種連接方式的準(zhǔn)確性也較低。2.3.2遠(yuǎn)程故障診斷傳統(tǒng)的監(jiān)控模式和故障診斷系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足電力系統(tǒng)高科技發(fā)展要求，鑒于電力設(shè)備技術(shù)水平的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可充分應(yīng)用遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，不僅能夠幫助新建大型關(guān)鍵電力設(shè)備更加完善，還可以時(shí)刻密切跟蹤電力設(shè)備的運(yùn)行情況，降低其故障率。目前我國(guó)常用的遠(yuǎn)程故障針對(duì)是專家會(huì)診網(wǎng)絡(luò)群建。這個(gè)軟件能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和分析，并根據(jù)分析的實(shí)際情況對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況提出優(yōu)化建議。當(dāng)電力設(shè)備的技術(shù)不斷提高的時(shí)候，只需要完善和更新專家知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容即可，減少大量的人力資源和時(shí)間花費(fèi)。下圖是遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖：2.3.3Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)電力設(shè)備的運(yùn)行情況設(shè)計(jì)專門的Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器軟件，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸提供可靠、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，令PLC的底層控制系統(tǒng)安全性得到有效的保障，提高診斷系統(tǒng)的安全性和準(zhǔn)確性。一般的Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)主要包括了Web服務(wù)器的軟件和應(yīng)用程度服務(wù)器的設(shè)計(jì)，前者主要適用于B/S結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)，而后者大多適用于基于IIS的ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)站。當(dāng)設(shè)計(jì)工作完成后，可以提高電力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的靈活性，進(jìn)行采集和緩存數(shù)據(jù)工作的時(shí)候，使其能夠變得更加方便和簡(jiǎn)單，令瀏覽器界面的美觀性也能夠達(dá)到要求。此外，在客戶機(jī)和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的專用區(qū)域中設(shè)置數(shù)據(jù)交互，能夠令查詢標(biāo)準(zhǔn)和查詢結(jié)果更容易被使用者理解。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞 煙草行業(yè) 物流系統(tǒng) 設(shè)備維護(hù)管理 故障診斷
中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
煙草物流系統(tǒng)作為一種復(fù)雜的綜合性生產(chǎn)物流系統(tǒng)，涉及打葉復(fù)烤、制絲、卷接包生產(chǎn)過(guò)程以及物料處理、搬運(yùn)作業(yè)、倉(cāng)庫(kù)管理、信息系統(tǒng)等方面，擔(dān)負(fù)著卷煙原輔材料的入庫(kù)、存儲(chǔ)、供應(yīng)及卷煙成品的入庫(kù)、存儲(chǔ)、分揀發(fā)貨、廢料回收等多項(xiàng)工作，是連接企業(yè)生產(chǎn)、營(yíng)銷、采購(gòu)供應(yīng)及回收的樞紐。煙草物流系統(tǒng)自動(dòng)化已成為提高煙草企業(yè)自動(dòng)化水平和管理水平的重要手段。
伴隨煙草工業(yè)朝著大規(guī)?；⑦B續(xù)化和自動(dòng)化方向發(fā)展的進(jìn)程，一些技術(shù)含量高的物流設(shè)備如穿梭車、立體高架倉(cāng)庫(kù)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）等在煙草物流系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得設(shè)備工作強(qiáng)度不斷增大，生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，同時(shí)設(shè)備更加復(fù)雜、各部分的關(guān)聯(lián)愈加密切，從而往往某處微小故障便可引發(fā)鏈鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備乃至與設(shè)備有關(guān)的環(huán)境遭受災(zāi)難性的毀壞，這不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)危及人身安全，后果極為嚴(yán)重。目前許多中小型卷煙廠設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜：一方面是老、舊設(shè)備大量存在并要繼續(xù)使用，另一方面是新技術(shù)、新設(shè)備不斷引進(jìn)，而且型號(hào)繁雜，技術(shù)等級(jí)高低不一。煙草物流系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，迫使卷煙生產(chǎn)制造更加依賴于物流設(shè)備的正常運(yùn)行，然而國(guó)內(nèi)物流設(shè)備進(jìn)口居多，價(jià)格昂貴，更新維護(hù)難度大。為進(jìn)一步推進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減少設(shè)備故障時(shí)間，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)煙草物流設(shè)備維護(hù)診斷智能化勢(shì)在必行。
本文分析了設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷技術(shù)在煙草行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用，以綿陽(yáng)卷煙廠成品物流系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套集設(shè)備監(jiān)控管理、故障診斷分析于一體的物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)。
1面向煙草行業(yè)的設(shè)備維護(hù)與診斷
目前應(yīng)用于煙草行業(yè)的現(xiàn)代物流控制系統(tǒng)更多的偏重于對(duì)所管理的物品進(jìn)行跟蹤、統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況卻缺乏卓有成效的故障監(jiān)控、及預(yù)警功能，缺乏對(duì)設(shè)備可靠的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，無(wú)法提供完善的運(yùn)行分析數(shù)據(jù)；并且無(wú)法為維護(hù)人員提供必要的故障診斷輔助功能，從而導(dǎo)致維護(hù)人員在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)常處于被動(dòng)，維修及保養(yǎng)效率低下。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，以及現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備維護(hù)與診斷技術(shù)不斷發(fā)展完善，并在采礦、冶金、航空、航天、軍事裝備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。先進(jìn)的物流設(shè)備需要先進(jìn)的管理方法和先進(jìn)的維修技術(shù)，近年來(lái)先進(jìn)設(shè)備的不斷引用，也使得設(shè)備維護(hù)與診斷技術(shù)在煙草行業(yè)得到了充分應(yīng)用與發(fā)展。
高強(qiáng)等人針對(duì)煙草流企業(yè)設(shè)備管理的特點(diǎn)，通過(guò)將以往分散的設(shè)備管理部分集合在一起，在Visual Studio 2008 環(huán)境下運(yùn)用C#語(yǔ)言采用.NET技術(shù)開(kāi)發(fā)了一款設(shè)備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備管理過(guò)程的信息化，通過(guò)將設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄到設(shè)備管理系統(tǒng)中，使得對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的管理從原來(lái)的人工記錄，依靠經(jīng)驗(yàn)維護(hù)，上升到計(jì)算機(jī)集成信息化的預(yù)防性維護(hù)管理，切實(shí)提高了設(shè)備管理實(shí)際應(yīng)用水平。
山東大學(xué)何印洲等人以卷煙設(shè)備為背景，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備維護(hù)管理的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析總結(jié)、并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用VisualC++6.0和C/C++語(yǔ)言以及SQL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了一套卷煙設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，研究實(shí)現(xiàn)了設(shè)備分類、編碼、點(diǎn)檢周期和手冊(cè)電子化等關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)設(shè)備的故障檢測(cè)提出了一種基于曲線擬合的故障檢測(cè)方法，但該方法的實(shí)用性缺乏進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。
于康康等人針對(duì)有軌巷道堆垛機(jī)，運(yùn)用傳感器對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后利用OPC-XML技術(shù)和web技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集所得信息的遠(yuǎn)程傳輸，最后運(yùn)用故障診斷專家系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行分析、研究，測(cè)試結(jié)果表明上述方法有利于遠(yuǎn)程技術(shù)支持人員及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，及時(shí)排除故障，可為用戶提高了工作效率，減少了維護(hù)時(shí)間和成本，具有一定的參考價(jià)值。章品等人通過(guò)分析堆垛機(jī)故障發(fā)生的機(jī)理，建立了系統(tǒng)的堆垛機(jī)故障樹(shù)，結(jié)合故障樹(shù)分析法，進(jìn)一步建立了堆垛機(jī)工作中可能發(fā)生的各種異常狀態(tài)的知識(shí)庫(kù)，為堆垛機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
湖南大學(xué)汪祥等人根據(jù)卷接機(jī)組故障特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了高速香煙卷接機(jī)組故障診斷專家系統(tǒng)。在獲取了大量故障知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析了卷接機(jī)組故障的特點(diǎn)，提出了利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹(shù)的概念來(lái)對(duì)故障進(jìn)行分類的觀點(diǎn)，并對(duì)卷接機(jī)組的故障進(jìn)行了分類。結(jié)合各推理方法的特點(diǎn)，提出了 RBR、CBR 和ANN 相結(jié)合的集成故障診斷策略，設(shè)計(jì)了集成故障診斷專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和推理方案，研究了系統(tǒng)綜合知識(shí)庫(kù)和集成推理機(jī)制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。用 VB6.0 和Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具完成了卷接機(jī)組集成故障診斷專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并通過(guò)故障實(shí)例對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
2煙草物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)
物流設(shè)備是煙草企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在很大程度上決定了企業(yè)的生產(chǎn)力，因此建立設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，輔助管理決策，才能適應(yīng)企業(yè)設(shè)備維護(hù)管理的發(fā)展要求，推進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)的進(jìn)程。目前企業(yè)對(duì)設(shè)備的維護(hù)管理往往停留在靜態(tài)信息的管理上，無(wú)法做到對(duì)設(shè)備的整個(gè)生命周期的動(dòng)態(tài)管理，因此開(kāi)發(fā)一套功能完善的設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)是十分必要的。
2.1系統(tǒng)總體概述
整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)PLC實(shí)時(shí)收集、匯總設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)；以Intouch組態(tài)軟件為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)管理任務(wù)，包括設(shè)備臺(tái)帳管理、設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)管理、設(shè)備點(diǎn)檢管理、設(shè)備管理等任務(wù)；引入Petri網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)成品庫(kù)物流系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，并通過(guò)仿真驗(yàn)證所建模型的可行性與可靠性；采用C#語(yǔ)言與SQL數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)一款故障診斷軟件，基于故障樹(shù)規(guī)則匹配與專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷的智能化，并以GSM無(wú)線模塊為輔助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報(bào)警功能；運(yùn)用基于Petri網(wǎng)的系統(tǒng)模型仿真實(shí)現(xiàn)故障重構(gòu)功能；采用基于多方法融合的故障預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流設(shè)備的故障預(yù)測(cè)功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：
2.2基于OPC技術(shù)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)
成品物流控制系統(tǒng)以PLC為核心，采用集中―分散控制，主PLC通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。由于主PLC選用羅克韋爾（AB）ControlLogix系統(tǒng)，運(yùn)用件煙輸送鏈路的控制；堆垛機(jī)、碼垛機(jī)器人、穿梭車、升降機(jī)等單臺(tái)智能設(shè)備分別采用不同系列的西門子PLC進(jìn)行控制。因此，采用OPC技術(shù)確立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)接口，可以靈活、快捷地以現(xiàn)有PLC控制器為基礎(chǔ)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)采集得到底層不同設(shè)備的狀態(tài)信息，以供Intouch組態(tài)軟件及C#編寫的故障診斷軟件使用，實(shí)現(xiàn)不同軟件模塊間的信息交互。
2.3設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控優(yōu)化
以Intouch組態(tài)軟件為平臺(tái)，組態(tài)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物流設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。針對(duì)Intouch組態(tài)軟件在可視化程度方面的不足之處，在普通組態(tài)監(jiān)控界面基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用將三維制圖軟件（3DMax、Solidworks）繪制渲染的位圖導(dǎo)入組態(tài)軟件的方法，以增強(qiáng) Intouch組態(tài)可視化效果，同時(shí)利用腳本語(yǔ)音設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)組態(tài)元件任意曲線的運(yùn)動(dòng)控制，彌補(bǔ)組態(tài)軟件中不能進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng)的不足，增強(qiáng)組態(tài)動(dòng)畫的實(shí)效性，從而更加真實(shí)地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
2.4設(shè)備維護(hù)管理子系統(tǒng)
采用C#開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)煙草物流系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)管理，完成設(shè)備管理過(guò)程信息化和智能化，實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備維護(hù)管理的各項(xiàng)功能。設(shè)備管理系統(tǒng)具體功能設(shè)計(jì)及電子記錄表格樣式如圖：2、3所示。
2.5故障診斷專家系統(tǒng)
綜合故障樹(shù)便于對(duì)事件分析、規(guī)則匹配推理的直觀性和速度快的優(yōu)點(diǎn)，建立一種以故障樹(shù)來(lái)獲取和分析知識(shí)，以規(guī)則匹配來(lái)進(jìn)行推理的故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用C#語(yǔ)音與SQL server編寫故障診斷軟件，利用人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行推理分析，第一時(shí)間報(bào)警故障節(jié)點(diǎn)、故障類型及故障原因等信息，同時(shí)給出故障處理意見(jiàn)與操作流程。圖4所示為故障診斷流程示意圖，圖5所示為專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。
利用Petri網(wǎng)圖形演繹方法，通過(guò)將系統(tǒng)所不希望發(fā)生的事件作為頂庫(kù)所，逐步找出導(dǎo)致這一事件的所有可能因素作為中間庫(kù)所和底庫(kù)所，分析系統(tǒng)故障，建立Petri 網(wǎng)故障模型，仿真計(jì)算各類潛在故障發(fā)生的概率，以達(dá)到故障預(yù)測(cè)作用和故障重構(gòu)功能?；谙到y(tǒng)大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)與仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，融合多種故障預(yù)測(cè)方法，形成科學(xué)完善的故障預(yù)測(cè)機(jī)制。通過(guò)分類分機(jī)型對(duì)設(shè)備故障時(shí)間、故障頻率的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)理分析，確定設(shè)備故障發(fā)生周期，在故障預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上重點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)，盡可能減少生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)的設(shè)備事故。
2.6基于GSM的遠(yuǎn)程故障報(bào)警
煙草物流系統(tǒng)中堆垛機(jī)、穿梭車、碼垛機(jī)機(jī)器人屬于全自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備，大部分時(shí)間都工作在無(wú)人值守狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)如何讓維護(hù)人員及時(shí)察覺(jué)，第一時(shí)間掌握故障信息，并能對(duì)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程重啟故障恢復(fù)等控制手段非常重要。目前借助Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障維護(hù)是解決上述問(wèn)題的手段之一，但是用這種方法解決問(wèn)題，仍然需要有人員在網(wǎng)絡(luò)終端職守，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式報(bào)警技術(shù)方案復(fù)雜、成本高，并且受到網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍上網(wǎng)手段等條件的限制，很難做到隨時(shí)隨地?zé)o縫地監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備。GSM移動(dòng)通信網(wǎng)是目前覆蓋范圍最廣泛的網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)簡(jiǎn)單容易，利用GSM網(wǎng)絡(luò)通過(guò)短信的方式對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)和監(jiān)控經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
3結(jié)論
搞好設(shè)備管理和運(yùn)行維護(hù)是煙草企業(yè)提高投資效益的重要保障，是固定資產(chǎn)保值、增值的有效途徑，是提高生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟(jì)效益，降低設(shè)備使用費(fèi)用的重要途徑，也是增強(qiáng)煙草企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的迫切需要。應(yīng)用故障診斷技術(shù)對(duì)煙草物流設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，能及時(shí)地、正確地對(duì)各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預(yù)防或消除故障，對(duì)物流設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：配電設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷
中圖分類號(hào)：TM845 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）30-0101-02
配電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要是針對(duì)設(shè)備實(shí)際工作狀態(tài)，通過(guò)現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)手段以及科學(xué)有效的評(píng)價(jià)手段，來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命。通過(guò)配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，可以自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等功能，同時(shí)，具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，提高配電設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。因此，在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修時(shí)，配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是智能變電站自動(dòng)化水平的體現(xiàn)，是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。本文就對(duì)配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。
1 配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)
配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，主要針對(duì)變電站內(nèi)的變壓器、電壓互感器、電流互感器、電容器、斷路器以避雷器等設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
1.1 系統(tǒng)構(gòu)成
由上圖可知，配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)主要通過(guò)在線診斷的方式，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)、在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)判斷配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為后期設(shè)備的檢修和保養(yǎng)提供必要的理論依據(jù)。具體包括變電站內(nèi)的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置；電壓互感器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置；電流互感器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置；電容器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置；斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置以及避雷器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置。
1.2 系統(tǒng)功能
配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)主要功能包括提供配電設(shè)備在線或者非在線監(jiān)測(cè)信息的瀏覽；智能診斷；故障分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估等。配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)主要采用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用戶可以通過(guò)瀏覽器查詢配電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)可以借助主機(jī)對(duì)配電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，并將最終結(jié)果反饋給用戶。智能診斷主要涉及到變電站內(nèi)的變壓器、電壓互感器、電流互感器、電容器、斷路器以避雷器等設(shè)備，狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置具有數(shù)據(jù)信息事實(shí)錄入功能、數(shù)據(jù)修改、查詢以及顯示和打印功能，故障診斷采用了人工智能理論，能夠準(zhǔn)確有效的指出設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并且根據(jù)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)和工作狀況，預(yù)測(cè)設(shè)備未來(lái)的云翔狀態(tài)，能夠?qū)撛诠收想[患進(jìn)行有效預(yù)判。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或者災(zāi)害時(shí)，系統(tǒng)可以幫助分析該設(shè)備發(fā)生故障的具體原因，并且計(jì)算損失，便于對(duì)故障采取進(jìn)行及時(shí)有效的維護(hù)處理，并且將損失降到最低。
2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計(jì)
本文主要從觸頭溫度及行程監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面，分析斷路器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。斷路器觸頭溫度及行程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用分布式結(jié)構(gòu)，由一個(gè)上位機(jī)監(jiān)測(cè)模塊和多個(gè)溫度、行程測(cè)量模塊構(gòu)成，彼此間通過(guò)無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通信，具體設(shè)計(jì)如下。
2.1 斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
溫度、行程測(cè)量模塊的硬件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)、傳感器、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、無(wú)線射頻芯片以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成。通過(guò)傳感器對(duì)斷路器的觸頭溫度以及行程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后再利用無(wú)線通信的方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)模塊進(jìn)行深入分析和處理。溫度、行程測(cè)量模塊結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
從圖2中可以看出，斷路器觸頭溫度、行程測(cè)量模塊主要可以分為溫度測(cè)量單元、行程測(cè)量單元以及無(wú)線通信單元三個(gè)部分。其中溫度測(cè)量單元主要由遠(yuǎn)紅外溫度傳感器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片組成，通過(guò)遠(yuǎn)紅外溫度傳感器對(duì)觸頭溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后在利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片將傳感器監(jiān)測(cè)到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供單片機(jī)利用的數(shù)字模擬信號(hào)；行程測(cè)量單元主要由光電編碼器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成；無(wú)線通信單元主要通過(guò)無(wú)線射頻芯片完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的無(wú)線傳輸。無(wú)線通信測(cè)量模塊對(duì)應(yīng)的地址是唯一的，當(dāng)測(cè)量模塊接收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，與相應(yīng)的地址進(jìn)行比對(duì)分析，如果相同則立刻向上位機(jī)恢復(fù)應(yīng)答信號(hào)，如果不同，則不做任何回復(fù)。這三個(gè)單元主要由單片機(jī)微處理器對(duì)其進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收集與傳輸。
2.2 斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
斷路器觸頭溫度、行程測(cè)量模塊軟件設(shè)計(jì)包括主程序設(shè)計(jì)、溫度測(cè)量軟件設(shè)計(jì)以及行程測(cè)量軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分。
①主程序是接收數(shù)據(jù)，發(fā)送指令的核心環(huán)節(jié)，具體包括接收上位機(jī)發(fā)送的觸頭溫度測(cè)量指令、行程數(shù)據(jù)傳輸指令等。主程序的工作流程，如圖3所示。
從圖中可以看出，主程序接收到指令后，根據(jù)不同類別將指令分別傳輸?shù)綔囟葴y(cè)量傳輸和行程測(cè)量傳輸單元中并完成相應(yīng)的操作，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，主程序進(jìn)行初始化，并進(jìn)入查詢狀態(tài)等待下一次指令的發(fā)送。
②溫度測(cè)量軟件由I/O CLOCK和CS共同定義串行接口的6種時(shí)序模式。其工作過(guò)程主要有模擬量采樣、模擬量轉(zhuǎn)換和數(shù)字量傳輸三個(gè)階段。模擬量采樣過(guò)程中，CS需要保持高電平，當(dāng)電平變低時(shí)，在第三個(gè)I/O CLOCK下降沿，開(kāi)始對(duì)輸入模擬量進(jìn)行采樣，采樣周期維持7個(gè)I/O CLOCK，并且在第10個(gè)I/O CLOCK下進(jìn)行降沿鎖存；在模擬量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，CS由低電平轉(zhuǎn)換成高電平，I/O CLOCK禁止模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，此時(shí)DATA OUT處于高阻狀態(tài)，單元內(nèi)的CMOS門限檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)一系列電容的充電電壓決定模擬轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的每一位，轉(zhuǎn)換過(guò)程不超過(guò)21μs；在數(shù)字量傳輸階段，CS由高電平變?yōu)榈碗娖剑试SI/O CLOCK正常工作，并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)，接收上次的轉(zhuǎn)換結(jié)果。期間需要移出上次轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)量對(duì)應(yīng)的最高位，下一個(gè)I/O CLOCK的下降沿驅(qū)動(dòng)DATA OUT輸出上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)量對(duì)應(yīng)的次高位，依次第9個(gè)I/O CLOCK的下降，沿驅(qū)動(dòng)DATA OUT輸出上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)量的最低位，第10個(gè)I/O CLOCK的下降沿驅(qū)動(dòng)DATA OUT輸出一個(gè)低電平，以便串行接口的傳輸大于10個(gè)時(shí)鐘。
在CS的下降沿，上一次轉(zhuǎn)換的最高位MSB，出現(xiàn)在DATA OUT端，10位數(shù)字量通過(guò)DATA OUT發(fā)送到微處理器。為了開(kāi)始傳輸，將需要10個(gè)時(shí)鐘脈沖，在第10個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平，確保其余位清零。在正常轉(zhuǎn)換內(nèi)，CS端由高電平至低電平的跳變，可以終止該周期，器件將返回到初始狀態(tài)，輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于可能破壞輸出結(jié)果數(shù)字量，所以在接近轉(zhuǎn)換完成時(shí)，需要將CS拉至低電平。
3 結(jié) 語(yǔ)
綜上所述，伴隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，配電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越普遍，其發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要。配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，可以對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下的變壓器、電壓互感器、電流互感器、電容器、斷路器以避雷器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，從而便于技術(shù)的發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備的潛在故障，同時(shí)，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)該設(shè)備進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，從而提升了配電設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，使其運(yùn)行質(zhì)量得到改善，有效地延長(zhǎng)使用壽命，降低電力部門的運(yùn)維成本。
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【關(guān)鍵詞】 熱軋?jiān)O(shè)備 監(jiān)測(cè) 故障診斷
1 前言
在鋼鐵廠中熱軋機(jī)械是非常關(guān)鍵的設(shè)備之一，不過(guò)在日常生產(chǎn)中，熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械常常會(huì)發(fā)生受到?jīng)_擊或者重荷等情況，久而久之這對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)就會(huì)容易出現(xiàn)大量問(wèn)題，比如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱、振動(dòng)增加、可靠性降低及噪聲增加等。由此，如果我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中及時(shí)地掌握熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械的工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況做出合理判斷，并實(shí)施相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案，可以有效避免故障的發(fā)生，還能夠讓熱軋?jiān)O(shè)備工作的可靠性得到提高和保障，進(jìn)而提高整個(gè)鋼鐵廠的生產(chǎn)工作效率。不過(guò)，對(duì)于現(xiàn)代化鋼鐵廠的管理者和經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)，如何有效保證設(shè)備的良好工作狀態(tài)同時(shí)對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行有效的預(yù)防、排查和修理是一項(xiàng)非常嚴(yán)峻的問(wèn)題。如今伴隨著科技的高速發(fā)展，故障診斷和排查技術(shù)日臻完善，計(jì)算機(jī)和應(yīng)用電子技術(shù)的成熟運(yùn)用，讓通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)車間內(nèi)熱軋?jiān)O(shè)備工作狀態(tài)成為了可能。
2 系統(tǒng)功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
針對(duì)變負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速或者變轉(zhuǎn)速的減速機(jī)，那么熱軋機(jī)械振動(dòng)信號(hào)就會(huì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)那些故障信號(hào)是反映齒輪、轉(zhuǎn)軸或者滾動(dòng)軸承的則一般而言會(huì)更多地選擇加速度傳感器。不過(guò)加速度傳感器也有缺點(diǎn)，鋼鐵廠內(nèi)的軋鋼機(jī)械如若發(fā)生故障，則它的振動(dòng)頻率范圍會(huì)十分寬，而加速度傳感器對(duì)于轉(zhuǎn)速低的低頻振動(dòng)并不敏感，所以，就非常有需要一如位移傳感器，即渦流傳感器來(lái)測(cè)量軸的振動(dòng)。比如，對(duì)于軸承來(lái)說(shuō)，磨損是最常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，而軸承的振動(dòng)卻無(wú)法被加速度傳感器清晰捕捉并分辨出來(lái)，而渦流傳感器能夠?qū)πD(zhuǎn)軸和探頭體之間的相對(duì)的間隙變化進(jìn)行不間斷地測(cè)量，從而有利于及時(shí)地發(fā)現(xiàn)磨損給軸承帶來(lái)的徑向間隙的變化，有利于鋼鐵廠管理人員對(duì)故障進(jìn)行最早的診斷。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置時(shí)，可以設(shè)置多個(gè)參數(shù)以保證整套系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作，并且還能夠避免對(duì)軟件的修改卻又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)的修改。這一點(diǎn)對(duì)于一些時(shí)常需要調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的大型監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常有意義的。
系統(tǒng)具有非常晚上的故障診斷信號(hào)判別方法，這套方法適用于滾動(dòng)軸承和齒輪的各章診斷，主要包括：頻域分析，包括細(xì)化譜、倒頻譜、瀑布圖、頻譜及其數(shù)據(jù)特征、包絡(luò)分析；時(shí)頻分析，包括小波變換；時(shí)域分析，包括趨勢(shì)分析、波形及其數(shù)據(jù)特征；除此以外還有對(duì)比分析。
系統(tǒng)為了能夠更好地排查和診斷滾動(dòng)軸承和齒輪的故障，對(duì)于傳遞回來(lái)的某些傳統(tǒng)信號(hào)根據(jù)需要進(jìn)行特殊化處理。比如，在波形圖中顯示除了峰值以外的波峰因子、均方根值、峭度、歪度和絕對(duì)均值，或者針對(duì)波形圖進(jìn)行濾波和通頻再顯示。而在頻譜圖中，在顯示傳統(tǒng)的功率譜和幅值譜基礎(chǔ)上，可以額外地計(jì)算振動(dòng)的頻率方差、均方頻率、均方根頻率和中心頻率以及選擇分析頻率范圍。
3 故障診斷專家系統(tǒng)
利用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷便是故障診斷專家系統(tǒng)。影響故障診斷專家系統(tǒng)準(zhǔn)確性有三個(gè)重要因素，分別是否擁有強(qiáng)力的先兆收集能力、豐富的診斷資料以及科學(xué)合理的診斷排查方法。故障診斷專家系統(tǒng)依據(jù)發(fā)生故障的充分條件和必要條件，結(jié)合原有故障的案例分析，在專家故障張?jiān)淼难芯亢妥稍兓A(chǔ)之上，建立了非常豐富的故障診斷資料數(shù)據(jù)庫(kù)，比如先兆庫(kù)、決策庫(kù)、診斷原則庫(kù)和故障庫(kù)，這些不僅僅適用于軸承和齒輪，也適用于風(fēng)機(jī)的故障。在運(yùn)用系統(tǒng)的過(guò)程中，在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)原有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷?、刪除、新增等，保證診斷知識(shí)能夠適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和需求。
案例、模型和原則相互結(jié)合是該系統(tǒng)采取的主要推理模式，通過(guò)正反向的混合推理方法，當(dāng)發(fā)生異?；蛘呷斯みM(jìn)行干預(yù)之后都能夠及時(shí)啟動(dòng)在線的診斷，甚至也可以進(jìn)行離線診斷。現(xiàn)在，由于擁有強(qiáng)大的故障先兆自動(dòng)收集獲取能力，系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N情況進(jìn)行自動(dòng)診斷，比如軸承間隙增大、螺栓松動(dòng)、滾動(dòng)體故障、偏心、點(diǎn)蝕、軸承外圈故障、軸承內(nèi)圈故障、局部斷齒、不平衡、不對(duì)中、齒輪磨損等。除此以外，該系統(tǒng)還有很多其他功能，例如打印診斷報(bào)告、事故追憶、存儲(chǔ)診斷結(jié)果、對(duì)故障處理提出建議、對(duì)話診斷、對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行解釋等。
4 結(jié)語(yǔ)
鋼鐵廠的熱軋?jiān)O(shè)備機(jī)械振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)有非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)，并且還對(duì)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供了一些新的參考方法。該系統(tǒng)還具有非常多有點(diǎn)，穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)收集，強(qiáng)大的先兆收集能力。能夠讓工作人員及時(shí)掌握設(shè)備工作狀態(tài)，有效預(yù)防故障的發(fā)生給生產(chǎn)帶來(lái)的影響。
參考文獻(xiàn)：
[1]梅宏斌.滾動(dòng)軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.
