浅谈如何快速准确处理港口电气设备故障 |
| 2013-02-28 14:32 作者：刘华琳 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，从三个方面对如何准确处理港口电气设备故障，包括港口设备报警系统典型问题及优化方案，针对目前使用设备设计过程中存在的一些典型问题进行分析，并加以优化；通过建立设备信息管理系统，使故障检修有据可依，减少故障处理时间，使故障处理标准化；建设优秀检修团队，提升各层次检修人员素质。
关键词：故障报警；故障信息系统；PLC；典型问题
0前言
黄骅港是我国西煤东运第二大通道的出海口，属于设备依赖性企业，在港口的现场操作中，由于设备故障造成的停机对现场生产影响很大，直接导致生产效率的降低，甚至可能导致船舶离港、压车等情况出现。为了保障生产的安全稳定运行，如何能够快速准确处理港口电气设备故障成为迫切需要解决的问题。
1港口设备故障报警系统典型问题及优化方案
在设备发生故障时，能否及时准确的预报故障信息对故障处理起着至关重要的作用。故障报警的实现主要通过各种传感器、限位开关等检测设备状态，并把检查结果以开关量或模拟量等形式传送至PLC，通过编制的故障判断程序，当故障时传送至HMI人机界面进行故障报警。下面就以黄骅港的移动式单机为例分析下报警系统存在的一些典型问题及解决方案。
1.1典型问题一
继电器联锁控制与PLC故障报警同时使用的问题分析。
6000T三菱取料机故障报警分析：此种机型各机构控制以继电器硬联锁方式为主，PLC为铺。各种现场设备各信号采集通过继电器，继电器一组触点引入PLC，为PLC故障报警程序编制提供数据源，另一组触点与其他继电器触点、继电器相连构成逻辑控制关系。下面就此种设计对故障排查及报警存在的典型问题加以分析
优点：
逻辑关系由继电器方式来实现，发生故障时，对检修人员要求相对较低，熟练的电工便能够自行处理一般性故障。
缺点：
在现场实际应用过程中存在一个问题，如遇到设备信号闪断情况时，继电器组成的逻辑控制部分动作，而进入PLC的信号响应速度相对迟缓，造成设备因故障停机时，而无法报出具体故障。为技术人员排查故障时，加大了难度，无法快速准确的找出故障点。
解决方案：
1）由继电器进入PLC的信号编制逻辑控制程序，使得控制与报警均由PLC处理，消除了因继电器硬连锁与PLC响应不同步，造成的故障无法报出的问题。
2）因维修电工技能水平较低，不具备PLC编辑能力，因此保留继电器逻辑硬联锁回路接线显示部分，取消此回路对单机设备的控制部分，保留了该系统设计的优点。
1.2典型问题二
报警不唯一，一个故障点，多处报警同时出现问题。
此种问题的出现，主要是因为设计人员编写故障报警程序时，未充分考虑一种设备部位对另一种设备的依赖关系，程序编写不够严谨。例如：设备部位A在设备部位B故障时，设备部位A因设备部位B原因同样造成故障状态，其实故障点只在设备部位B，故障报警应该只报出设备部位B，而此时取消对设备部位A的检测，而不是同时报出两个设备故障，容易造成检修人员误判断，为故障排查无形中增加了难度。
解决方案：
对PLC故障处理程序进行优化，确保系统只对真正的故障点，屏蔽其他因此故障而产生的误报警，保证故障报警的唯一性、准确性。
1.3典型问题三
个别信号状态检测不全面，无法准确反应设备状态。
此种问题的出现，主要因为设计人员编写程序时，未充分考虑一种设备的多种状态。例如：悬皮制动器故障部分，原系统只在制动器打开时检测制动器打开信号是否正常，而在制动器关闭时未检测制动器打开信号状态是否改变，这就造成了如果制动器打开信号检测开关损坏，制动器信号一直显示处于打开状态，那么制动器检测打开信号将不再具有任何意义，如果遇到制动器故障实际未打开，而悬皮启动，可能会对设备造成更为严重的事故。
解决方案：
针对此类问题，对PLC故障程序进行优化，使其对设备检测开关的各种状态时的信号均做必要的判断。
1.4典型问题四
一些关键性部件未做故障报警。
此种问题的出现，可能因为设计人员出于制造成本的考虑，比如一些液压阀空开，没有辅助触点，未将空开的信号状态引入PLC系统，此类部件发生故障时，无任何报警，给检修人员处理故障增加了难度。
解决方案：
对关键性部件信号加以引入PLC，并编辑PLC故障处理程序。
1.5典型问题五
一些控制回路设计不合理造成故障排查信息混乱主要有两种情况：
1）一些控制回路所带负载个数太多，线路复杂，故障出现时，如果故障一直存在，查起来难度不大，如果故障时有时无，对真正故障点的判断存在很大的难度。
2）关键类部件与辅助类部件接入同一控制回路，例如：二期装船机声光报警器接入到行走控制回路，一个声光报警器损坏时，造成了设备的停机。
解决方案：控制空开所带负载控制在一定的数量，数量较多的另外增加空开数量。严格区分关键类部件与辅助类部件，严禁同时接入同一回路。
1.6典型问题六
一个故障报警，包含多种可能行。
此种问题的产生主要原因为两个方面：1）多个同种检测装置进行串联（并联），通过一个输入点进入PLC。其中任何一个检测装置发生故障时均会报同一故障，给排查故障造成了不利影响。2）故障报警程序编写时，多种故障原因进行了串并联，输出一个报警信息。
解决方案：
检测开关现场接线严禁进行串并联处理，需单独进入PLC，故障编程时，针对每个检测装置分别进行故障报警程序编制，确保每个故障报警程序仅对应一个故障点。
1.7典型问题7
HMI人机交互界面设计不合理。
原设计人机交互界面设计大多存在版面设计不合理、内容不全面、色彩单一、故障报警不全面等问题，给操作人员使用及查看故障信息带来诸多不便。
解决方案：
重新设计人机交互界面，方便操作人员查看各种信号信息，并把各机构联锁关系通过优化界面良好的展现出来，达到通过观察界面各机构信息便能快速发现故障的效果。
2建立故障信息处理系统
2.1开发背景
经过第一部分对设备故障系统的完善，故障报警系统准确性、唯一性有了一个好的基础，故障报警出来了，如何快速的处理？开发一个故障处理系统很有必要性，用来指导技术人员及检修人员日常检修工作，且可以供新增技术人员作为学习资源使用。
2.2设计目标
2.2.1故障分析及录入功能
单机出故障时，大部分均有故障代码，建立故障代码数据库，针对每种设备的每一个故障代码，编写标准的故障处理程序。针对没有故障代码显示的故障情况，分几种特殊情况，编写故障处理程序。使用人员能够通过选择相应的设备，输入对应的故障代码，快速查询该故障处理分析方法，并通过处理故障，对故障原因做定性分析（机械原因、电气原因、操作原因、不能确定），并第一时间记录故障时的现场相关信息，为以后故障统计分析提供原始资料，便于发现设备缺陷进行针对性整改。
2.2.2故障记录查询功能
1）选择相关设备等信息，对以前录入信息进行查询，系统自动生成简单统计信息，可查询任一条输入信息明细，对其进行进一步分析，根据分析结果，确定需不需要列入计划维修。
2）根据故障代码进行故障记录查询，可查询到该故障历史记录，参考历史故障记录处理方法，快速拟定故障处理方案。
2.3系统设计与实现
考虑到数据量大约每年不超过2000条，需要合理的选择数据引擎与开发环境，设计的程序要简单易上手，并且要考虑实际操作者的各种情况，进行了详细调查，分析设计出如下的一套管理系统。2.3.1数据库的设计
首先考虑到库的结构和数据量，本系统采用了ACCESS数据库，原因如下：1）在数据量不是很大的情况下，此库效率完全能够满足要求。2）可移植性强，在以后数据量达到无法满足查询速度和处理的情况下，很容易的转向SQLServer等大型数据库，程序基本不用改动。3）办公室通常安装有Office，在这样的电脑软件环境下不用再安装额外的数据库引擎，使用U盘或通过oa系统就能方便拷贝软件。4）库文件单一，利于数据的导入与导出。通过对此系统数据结构的认真分析，经过优化，决定采用如下结构：表1、取料机故障表：含4个字段，包含了取料机故障代码、故障分析方法等。表2、装船机故障表：含4个字段，包含了装船机故障代码、故障分析方法等。表3、取料机故障现象表：含2个字段，包含了取料机故障现象、故障分析方法。
表4、装船机故障现象表：含2个字段，包含了装船机故障现象、故障分析方法。
表5、设备：含2个字段，包含设备名称、设备类型。
表6、故障录入信息：含11个字段，包含设备、故障现场等各种需保留信息。
2.3.2界面的设计：
1）前端开发工具的选用：本软件前端工具选用了Delphi6，Delphi6是可视化的windows应用程序开发工具，它使用了windows图形界面的许多先进特性和设计思想，采用了可重用的完整的面向对象的编程语言，较快的编译器和先进的数据库技术，大大的提高了应用软件的开发效率。考虑到在以后数据量达到无法满足查询速度和处理的情况下，向SQLServer等大型数据库的可能性，程序设计需有良好的可移植性，所以采用了ADO方式连接MicrosoftAccess的方式，需移植时，程序基本不用改动。
2）主要界面演示。
图表1故障分析录入界面，比如现在选择了R5，并输入故障代码，程序自动调出分析参考，来指导故障处理，故障处理完成后，如实填写设备停机时间、故障发生原因分析、及现场的相关信息。
作为输入窗口，对其进行了反复输入测试，完善了输入校验程序，保证了程序运行的稳定性。
图表2查询窗体，可以选择设备、日期、故障代码对录入情况作查询，根据查询结果进一步分析，并附有两个自动统计（故障个数、停机时间）。
2.3.3数据库的录入
通过设备投产以来故障处理的总结分析，针对单机每条故障代码，均制定了标准的故障排除方法，共530条，并对无故障代码显示的故障现象提供了分析方案。其中分析处理方案不足之处在所难免，可在日后实际工作中进行不断完善，最终使其成为一个专家故障数据库。
2.4故障信息系统提升方向
此故障信息系统目前在设备故障发生后的处理及相关人员学习上起到了非常重要的作用，但尚未涉及设备状态的在线监测分析，随着港口管控一体化的实施，控制系统数据库的搭建，为故障信息系统的提升奠定了良好的硬件基础，故障信息系统需进一步完善设备在线监测部分，如：滚筒的在线温度监测分析、滚筒的在线震动监测分析等。
3建设一支优秀的检修团队
黄骅港电气设备检修队伍主要由技术人员及维修电工组成，各层次人员技术水平的高低对具体故障能否快速分析处理起着至关重要的作用。
1）技术人员需踏实做好各种基础性工作，包括备品备件储备、日常检查保养、特种设备专项检查等，最大限度的降低故障发生的可能性。
2）各层次检修人员水平的提高。
①技术人员需不断学习新知识、新技术，总结检修经验，编制故障检修标准检修程序。
②通过教育培训提升维修电工的技术水平，通过考核激励调动维修电工的积极性。
3）通过改造，降低设备检修难度。
可以通过适当的改造降低设备检修难度，使维修电工更大限度的发挥其作用。
举例：二期装船机因控制逻辑关系均在PLC中完成，维修电工不具备编辑PLC程序的能力，一些简单的临时短封处理均无法快速完成。技术员针对此情况，配置了临时短封箱，需要临时短封某个开关时，直接在临时短封箱进行合闸操作即可。
4结论
1）通过完善设备故障报警系统，使其故障报警具备全面性、准确性、唯一性的特点，为故障的快速排查奠定了一个良好的基础。
2）通过建立设备故障信息处理系统，技术人员不断完善故障检修标准程序，降低了检修人员处理故障对技术水平的要求，使得故障处理更加标准、更加规范。并为后续技术人员的培养，提供了一个良好的教材。
3）通过对检修团队的建设，提高了检修人员的整体水平，最大限度的用好了各种检修力量。 |
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