港口設備的現代電控系統的遠程診斷技術研究

摘 要：隨著我國制造業的不斷發展，各類設備的復雜程度和自動化程度都越來越高，許多設備也都綜合了電子、自動控制、機械以及計算機等技術，設備中的電子元器件越來越多，這在一定程度上增大了設備故障診斷的難度。特別是一些港口設備的電控系統，想要對其進行故障診斷更是難上加難。而遠程故障診斷技術的出現解決了這一難題，下面本文就港口設備的現代電控系統的遠程故障診斷技術進行研究。

關鍵詞：港口設備 電控系統 遠程診斷技術

中圖分類號：TN4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0059-01

近年來，我國的港口設備日趨大型化、自動化，設備上的電控系統越來越復雜。由于港口設備所處作業環境的特殊性，電子類元器件比機械類零部件更容易發生故障。一旦電控系統發生故障，能否及時快速地對故障進行診斷和排除，直接關系到港口生產作業效率。遠程故障診斷技術的出現，為解決港口大型設備電控系統故障問題提供了有利條件。基于此點，本文以某港口橋式起重機的機電控制系統為依托，并以遠程故障診斷技術為基礎，設計一個遠程故障診斷系統，通過該系統來實現對橋式起重機電控系統的故障監測和診斷。下面就此展開詳細論述。

1 遠程故障診斷技術概述

（1）遠程故障診斷技術的優點。

所謂的遠程故障診斷技術實質上就是網絡通信技術與故障診斷技術的融合。當設備發生故障時，設備所在現場的監測系統利用互聯網與遠程故障服務中心內的診斷系統建立通信連接，并由現場監測站將現場采集到的數據傳給遠程服務中心，通過中心內計算機的分析、判斷便可得出故障診斷結果，然后再將這些結果回傳給監測站，指導設備維修。與傳統的診斷技術相比，遠程故障診斷具有以下幾個方面的優點：其一，能夠更快地對故障進行診斷和排除，可大幅度降低故障對設備的影響；其二，有助于提高維修需求的響應能力；其三，可進一步降低設備的維修成本；其四，能顯著縮短因故障導致的設備停機時間，有利于提高設備的工作效率。

（2）遠程故障診斷的關鍵性技術問題。

在遠程故障診斷中，診斷系統與被診斷對象之間基本都分布在不同的地點，信息的交互是借助通信網絡來實現的，這就使得遠程故障診斷具有了跨地域性的特點。而如何使傳統診斷技術中的信號采集、數據分析和專家診斷等功能通過網絡在遠程運行，就必須對以下幾個問題加以解決，具體包括：網絡模式下的信號采集、數據處理、數據傳輸、數據庫設計、故障診斷推理等等。

2 港口設備電控系統遠程故障診斷系統的設計與實現

（1）港口設備電控系統實現遠程故障診斷的意義。

從目前我國港口大型設備的具體運行情況來看，電氣部分故障的發生幾率要遠遠高于機械部分，并且電氣系統本身對維修和保養的要求也比機械部件高。同時，由于電控方案的種類較多，從而使得我國各大港口中同類設備就會有多種不同的電控系統。隨著計算機技術和電子技術的發展速度越來越快，平均4年左右港口設備的電控系統就需要進行一次更新換代，這給維修保養帶來了一定的難度。如果設備出現故障后無法獲得及時有效地維修，那么會直接影響港口正常生產，這不僅會給一些公司造成巨大的經濟損失，而且還會造成嚴重的社會影響。為此，對設備電控系統進行實時監測和故障診斷就顯得尤為重要。遠程故障診斷系統的提出為這一問題的解決提供了一個較為可行的方案。下面以某港口公司50T-50M集裝箱岸邊橋式起重機的電控系統為例，設計遠程故障診斷監控系統。選擇該設備的主要原因是它的電控系統極具典型性，其采用的是由656DC5變流裝置、676H5變頻裝置、2000系列PLC以及CP316H CPU組成的全數字控制變頻系統。

（2）遠程故障診斷系統的設計。

1）遠程故障診斷系統應具備的功能。①系統的遠程PC機應當能夠通過公司內部網絡對橋式起重機控制室PLC的狀態數據進行實時監測；②在特別許可下，遠程PC機應當能夠通過公司內部網絡對橋式起重機控制室PLC的狀態數據進行實時控制；③遠程PC機應當能夠對橋式起重機控制室PLC的日常數據和故障數據進行保存，并且能夠自動完成一些統計分析報表。

2）實現遠程診斷的主要技術內容。①對PLC的配置、信號采集、存儲以及傳送原理進行相關的試驗和研究，以此來確定所具有的功能；②對PLC的通信協議進行系統研究，具體包括變量內存地址分配表、PLC源程序以及編程工具軟件等；③建立包括通信接口在內的PLC試驗裝置，并進行相應的軟件開發和調試；④按照處理終端的功能及界面要求，開發與之相適應的數據采集系統；⑤建設公司子網，并設置相應的授權用戶。

3）橋式起重機電控系統遠程故障監控系統設計。該系統的設計主要是基于通訊網絡這一基礎之上，下面進行具體介紹。橋式起重機電控系統信息流與通訊網絡可分為以下三個層次：①遠距離I/O信號與PLC間的通訊網絡層。由于該橋式起重機電控系統的通訊網絡是遠距離I/O信號與PLC之間的通訊網絡，這個網絡屬于信號采集、命令執行與PLC之間的通訊網絡，它由多個現場I/O模塊構成，并利用通訊線纜與PLC主框架上的通訊模塊相連接，該通訊模塊能夠實現對現場各個I/O模塊的通訊；②驅動器與PLC之間的通訊網絡。利用一根帶有屏蔽功能的三芯對絞線將若干個交、直流驅動器的控制裝置及反饋信息與PLC主框架上的通訊模塊相連接，由此來實現信息傳遞，這樣便可完成PLC對驅動器的控制。同時交、直流驅動器上的狀態信息以及各種故障代碼除能夠顯示在相應的顯示裝置上之外，還能利用與之相對應的通訊模塊傳給PLC，這樣維修人員便可以及時、準確地找到故障發生的原因和具體位置；③PLC與控制計算機之間的通訊網絡。該通訊網絡主要負責PLC與控制計算機之間的通訊。具體設計時可以通過計算機上相應的配套軟件來對PLC進行編程和配置，并且使用該軟件還能夠對交、直流驅動器的驅動程序進行編程和監控；④遠程監控的實現。橋式起重機電控系統的遠程故障監控系統可通過公司內部互聯網子網來予以實現。先將存儲在PLC中的電控系統的控制信號數據通過RS232通訊接口與公司的網絡相連接，然后再利用不同的通訊協議便可以實現對橋式起重機電控系統的遠程監控。

參考文獻

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