機械電氣設備自動化調試技術探討

魏治國

（中材建設有限公司，北京 大興 100176）

引言

現代化的機械電氣設備中應用了大量的芯片技術、集成電路控制技術以及其他先進而精密的技術措施，這種新技術的應用極大地促進了機械電氣設備的自動化水平，同時也對設備的安裝、檢修和調試等工作帶來更大的挑戰。將自動化調試技術應用于機械電氣設備的運維中，可大幅度提升調試效率、減少人工作業量、提升調試精度以及控制調試成本，對相關技術展開研究將會產生積極廣泛的指導意義。

一、自動化調試的應用價值

傳統的機械電氣設備調試要在其完全停止運行的情況下來實施，技術人員要通過各種測量設備對機械電氣設備的主要控制參數、安裝參數等實施有效的測控，在確保無誤的情況通電試運行，進一步觀察設備安裝和調試的效果。但是這種調試方法在當前的技術背景下已經顯露出不少問題，其一是技術的發展導致很多機械電氣設備中應用了大量的芯片、集成電路技術、信息化測控技術，精密化程度、復雜程度等都大幅度提升，如果繼續采用傳統的人工調試模式，將難以有效地發現很多微觀層面的技術故障。其二，機械電氣設備自動化水平的提升還進一步增加了設備調試的內容和工作量，傳統的調試方式還存在效率低下、全面性不足以及精度低下的問題[1]。

現代化的機械設備和電氣設備由于使用了大量的自動化技術和先進的智能傳感器，其本身就具備一定的狀態自動化監測和故障信息診斷功能，將自動化調試方法引入到機械電氣設備的調試中能夠有效地提升工作效率、提高調試精度以及減少人的工作量，并且這種調試方法還可通過已經編制好的調試程序逐項檢查系統中的待調試內容，不會出現漏項的問題。由于采用了自動化調試的方法，甚至在設備運行過程中也能開展相關的調試工作。技術人員可直接在計算機屏幕上觀察到設備調試過程中的各種信息，并且程序中還設置有人工干預的方式。

二、自動化調試的設計原則

第一，實用性。機械電氣設備的類型多樣，每一種設備都具有其功能、運行方式以及工作環境上的特殊性，性能評價指標也各有差異，因而在設計機械電氣設備的自動調試方法時應該根據其自身的特點形成具有良好實用性的調試程序。并且雖然機械電氣設備本身具有差異性，但是同類型的機械控制功能和電氣控制功能也具有一定的相似性，自動化調試技術要具有良好的適應性和通用性，盡可能提煉出同類設備的共同點，使同一套調試技術和設備具備調試不同機械電氣設備的能力。否則，如果每一個廠家生產的設備都要專門研發具有針對性的自動化調試系統，整體的運營成本就會大幅度上升。這一工作應該加強頂層設計、制定機械電氣自動化設備設計和生產行業標準，為其自動化調試技術的開發提供統一的應用基礎，進而提高相關調試技術的實用性和市場適應性[2]。

第二，先進性。現代化的機械和電氣設備中融入了很多先進的技術手段，尤其是智能控制芯片的應用，將設備的自動化水平提升到新的高度。與之相配套的調試技術也從傳統的物理層面、宏觀層面進入到精細化程度更高的微觀層面、電子層面。當前使用廣泛的自動化監控技術、自動化編程技術等都能在機械電氣設備的自動化檢測中發揮出重要的功能。

三、自動化調試技術

（一）自動化調試的主要技術功能。

自動化調試的基本前提是調試系統能夠有效地識別機械電氣設備當前的運行狀態，并且及時發現其在運行過程中存在的故障因素，因為這些基礎信息是自動化調試系統開展設備調試的主要依據。鑒于此，自動化調試技術應該具備運行機械電氣設備自動化監控系統的能力。通過監控系統的運行來掌握設備當前所處的運行狀態、發現其潛在的故障因素，然后由監控相同將相應的報警信息傳遞給自動化調試系統。監控系統的功能主要體現在4 個方面。第一，監控環境條件。機械電氣設備的運行環境會對設備的狀態產生非常大的影響，很多故障因素也是由環境條件造成的，因此，自動化調試系統中的監控功能應該具備實時掌握設備運行環境參數的基本能力，最為關鍵的是環境溫度、粉塵、濕度以及滲漏水等情況。第二，終端顯示的功能。機械電氣自動化設備在運行過程中產生的各種數據一般都會直接存儲在系統數據庫中，尤其是當其具備自動監控的能力時，無論是正常的運行數據，還是故障數據，都會記錄到數據庫中。因此，自動化調試技術還應該具備將數據庫信息直接顯示在設備調試終端上的能力，通常這些終端設備是計算機。非常典型的例子是汽車在出現故障時可借助電腦直接展示車載電氣和機械設備的故障信息。第三，視頻監控信息的實時顯示。在自動化調試技術中還要借助遠程的視頻監控功能對設備上的某些運行參數實現實時的監控，并且這些數據要實時地展示在遠程的電腦終端上，便于管理人員在遠程對這些系統實時有效的監控，進而為自動化調試的過程控制以及最終結果提供必要的參考。第四，利用計算算法來提高自動化調試診斷的精確性和科學性。自動化調試在現階段還不能完全做到無人化調試，只不過人的參與度已經大幅度降低，但是系統還是應該具備人為參干預的功能。因而自動化調試系統應該具備初步的信息處理能力，將其整理成管理人員可識別的形態，方便管理人員對調試過程做出正確的判斷[3]。

（二）自動化調試的控制模式

第一，控制模式的構成。自動化調試系統控制模式的構成是依據機械電氣自動化設備在運行過程中可能出現的故障因素和各種性能指標來構建的。例如，機械電氣設備在安裝時要對其水平度、垂直度、振動情況、電流大小、電壓大小等實施有效地控制，而這些基本參數將會為自動化調試提供重要的參考，在整個控制模式中具有很大的監控價值。調試的目的是確保機械電氣設備的安裝效果和運行效果，設備安裝分為多個環節，一方面是物理固定，如支座、螺栓的固定。另一方面則是錢弱電系統、電子電路系統的安裝和調試。每一環節的功能各不相同，這就要求自動化調試系統能夠根據針對各個環節掌握調試的關鍵點，并且設備調試還與其自身的功能具有非常緊密地聯系，例如，電機設備的調試要關注轉子的穩定性、轉速、電壓以及電流等參數，所以，在制定調試模式時也要考慮到具體調試功能方面的需求[4]。

第二，差動保護試驗。機械電氣設備本身也是電氣回路上的一個組成部分，因而可將其看作電路上的一個節點。而差動保護試驗就是建立在這一假設的基礎上。其具體的原理是機械電氣設備在正常工作的情況下電流流入端和電流流出端的電流大小是一致的，當其存在故障時這兩邊的電流大小就會出現變化，差動電流就是衡量電氣設備進線端和出線端電流差值的參數。差動保護試驗能夠在非常短的時間內判斷電氣設備中的某些元器件或者回路中是否存在故障因素，因而這是一種非常有效的快速定位故障的控制模式。

（三）自動化調試的保障性措施

第一，形成規范化的調試和移交程序。自動化機械和電氣設備調試工作一般由專業化的公司來完成，因而設備的調試工作必須遵循一整套嚴格的流程。相關單位應該利用書面文件將調試內容列舉在表格中，調試過程中將每一項的調試結果記錄在表格內，最終由調試人員簽字確認。等到調試過程全部結束之后，將這些資料移交給委托單位。另外，在開展調試的過程中必須加強對機械電氣自動化設備的保護，如果調試人員操作不當，也可能損壞相關設備，在這種情況下一定要分清楚管理責任。最后，機械電氣自動化設備正在調試的過程中可能會遇到高壓線路、380V 的低壓線路或者220V 的低壓線路，調試人員在開展自動化調試管理的過程中也具有一定的觸電風險[5]。因此，在開展此類工作時也要做好防觸電方面的管理，尤其要加強高壓電氣設備的安全調試工作。

第二，形成運維管理規范。在日常管理中要為機械電氣設備制定出完善的運維規范，有些設備的故障因素可能比較復雜，并非表面的簡單處理就能解決問題，尤其電子元器件的故障。建立規范的運維管理措施對記錄故障信息、分析故障類型、形成故障數據具有非常重要的作用。而這些信息對設備自動化調試提供了依據。

四、注意事項

（一）監控過程動態化

企業的生產過程對機械電氣設備的長效穩定運行具有很高的依賴性，自動化調試系統應該具備長效的動態化監控能力，因為這些設備運行狀態監控數據是其開展自動化調試的基本依據。在整個機械電氣自動化設備中，有些模塊發生故障的頻率比較高，還有些模塊則比較穩定，在長期的動態化監控中要突出重點，將故障頻發的部位以及故障率較高的環境作為系統自動化監控的重點對象[6]。一方面是從機械電氣設備自身的結構部件和運行模塊來分析常見的故障因素。另一方面則是關注那些容易引起設備故障的環境因素，機械電氣設備在運行的過程中容易產生較多的熱量，如果其安裝位置的散熱性比較差，則很容易形成熱量積聚，進而引發更加嚴重的問題。另外，管理人員主要通過計算機等終端設備來獲取機械電氣設備的運行狀態參數，那么數據的展示就應該考慮到時效性的問題，在動態化監控中要對終端設備上顯示的數據實行高頻率的更新，例如，每隔30S 甚至更短的時間就更新一次相關數據。

（二）數據交流和共享

機械電氣設備的自動化調試中會自動記錄下設備運行信息、故障信息、調試分析數據以及故障處理數據等，而這些信息對設備的日常維護和管理具有良好的實踐指導作用，因而在日常管理中要將這些數據從自動化調試系統中提取出來，然后對照機械電氣設備本身的結構特點和功能特點，分析這些故障形成的原因，同時也能針對這些調試信息，進一步理解自動化調試系統的工作原理和實現方法。通常情況下，自動化調試系統會以故障碼或者故障警示圖標的方式將設備故障因素顯示在電腦屏幕上，企業的管理人員應該對這些故障信息所代表的含義及其正確的處理方法形成充分的掌握，并且自動化調試人員、故障檢修人員以及生產技術人員等要對這些信息形成廣泛的交流和共享，以此來促進各類管理人員對設備的掌握程度，并且在其出現故障的情況下能以最快的速度處理掉相關問題。

五、結束語

在建立機械電氣設備的自動化調試系統時一定要明確設備調試的目標、掌握影響設備運行的常見環境因素以及設備自身的故障因素。自動化調試系統要從環境信息、設備運行狀態參數、故障信息等方面實現動態化的監控，并且根據預先設定的程序自動開展調試和檢修，必要時可由人工模式干預調試檢修過程。