PLC—analyzer在卸船機故障診斷體系中的應用

摘 要：介紹檢測軟件Plc-analyzer，通過結合卸船機電氣故障波形，闡述此軟件的優勢所在，避免盲目維修帶來對設備的傷害。

關鍵詞：Plc-analyzer；卸船機；波形檢測

1 前言

智能化和自動化是現代港口起重機向更高階段發展的必然結果，是現代智能高科技在港口起重機械中應用的體現，在大幅提高起重機械工作效率和保障安全生產的同時，對于現場技術人員也提出了極高的要求。如今面臨的電氣故障也復雜化和多樣化，將軍難打無兵之仗，先進的檢測方法往往使疑難故障處理起來事半功倍，即可大幅度縮短維修時間，還可減少因原因不明造成設備的二次傷害。

2 監測手段缺乏

一期港口共有6臺橋式抓斗卸船機，設計能力為2750T/h，由西門子PLC S7-400和6SE71系列裝機柜型變頻驅動系統組成卸船機核心的電控機構。具有效率高，精度高，安全性高等優點，但其機構復雜，日常維護和維修過程中，對于PLC我們可以使用西門子自帶的STEP 7，變頻器可以使用西門子drive monitor進行參數設定，這只能做到對于故障點瞬時值的監控，無法做到對整個故障，以時間為單位的波形的記錄。若使用drive monitor自帶的TRACE波形監控軟件，系統存在以下的問題：（1）設置復雜，反應慢；（2）只能監控變頻器參數，無法記錄PLC的變化；（3）缺乏對復雜問題全局的監控。

3 Plc-analyzer的介紹

經過實踐和比對，在故障診斷時采用AUTEM GmbH公司的PLC-analyzer進行波形檢測，可以有效做到對設備運行狀態的監控，并且能有助于工程師快速找到故障點，迅速解決問題。PLC-analyzer是一款用于記錄PLC 運行數據的軟件，它的用途是在線記錄PLC 中的數據并提供歸檔文件，幫助現場人員捕捉和分析程序中的執行異常。記錄數據可以通過自定義的一些觸發條件（如某個過程值超過設定值、某些外部信號的邏輯組合為真時、特定的時間段等等）來啟動和停止；你也可以定制一些遠程服務，譬如當某些觸發條件成立時軟件自動向你的郵箱發送記錄文件。該軟件但安裝簡單且自住性高，可以通過監控一段時間內波形的幅值進行自定義，畫出直觀的曲線進行簡單的分析。

PLC-analyzer支持多個品牌的PLC，如西門子S7/S5、AllenBradley、OMRON 等。

4 通過Plc-analyzer快速處理故障實例

卸船機故障處理過程中Plc-analyzer多次起到了關鍵作用。

4.1 故障分析

2014年7月5日下午，5號卸船機正常作業，在抓斗回漏斗的過程中，小車突然失控沖出作業區域，撞到擋風門。經檢查小車變頻柜的進線柜空開跳閘，變頻器內部無明顯損傷。該事件造成擋風門受損嚴重，因為沒有合適的監測軟件，通過現象分析故障原因，懷疑問題出在編碼器上，因為小車位置失準，造成減速區域沒有減速，所以撞上擋風門后，致使變頻器瞬時電流過大，引起空開跳閘。初步分析后，更換小車電機編碼器。

更換后在試車過程中又出現該問題，于是更換小車這組變頻器的控制箱，經過試車后，故障暫時沒有出現，于是作業，可經過2個小時的作業后，該問題又再次出現，疑難故障反復出現使現場技術人員很是頭疼，只能通過排除法，利用經驗逐個換件來查找造成故障的原因。不但更換備件耗時耗力，還帶來了維修成本的上升和生產效率下降。

因此對于現場技術人員擁有一套行之有效的監測工具，往往可以使故障處理起來事半功倍，既能節約維修成本，提高維修效率，還能保證生產安全，設備穩定運行。Plc-analyzer就做到了這點，它可以實時記錄各個節點的狀態，可以觀察各個節點的異常狀態，便于工程師分析故障原因，查找故障點。下面做詳細介紹

4.2 Plc-analyzer的設置

該軟件的設置也非常簡單，首先是要與PLC之間建立起通訊，軟件裝到上位機系統后，通過工業Internet連接到PLC后，點擊PLC-driver設置屬性一覽里的站地址一覽中輸入PLC的通訊地址PLC的通訊地址為192.168.2.225。

點擊OK，新建new project后會彈出Project options，在中框Symbol addresses里會自動顯示與STEP7符號表對應的所有點，從表中選出所需要檢測的故障點后點Accept。在右側的Adresses in set的對話框內就會顯示出來。在ONLINE選項卡里進行在線設置，在SCALING選項卡里可以設定監控點的屬性，例如設為2進制或者10進制等。在TRIGGER選項卡里可以對參數進行邏輯組合。

我們把此次故障分為3個部分來監控，第一部分是司機室，觀察司機室的操作行為，記錄手柄的狀態，手柄編碼器的輸出幅值，檢測手柄的給定，第二部分我們監測變頻器的狀態，我們取出小車柜子逆變柜的輸出電流，電壓，頻率，力矩，記錄小車的速度給定，監測小車的控制字和狀態字，第三部分我們檢測一些外圍的硬件，如，編碼器檢測值，進線空氣開關，制動器接觸器，液壓夾輪器繼電器等外圍輔助設備。

將以上相關的點，全部選擇后，作為圖形的Y軸，這里有些點是和變頻器的參數讀取來的，將變頻器的狀態字SW1，通過Pro-fibus現場總線技術傳到PLC的DB數據文件里，狀態字包含了變頻器的輸出電流，輸出電壓，輸出力矩和輸出頻率還有速度的實際值。通過調用數據塊就可以直觀的反應變頻器的狀態。

4.3 拍攝波形

設置好所有點后，就可以檢測設備的運行狀態了，系統會以時間為X軸，該時間段的大小可以任意設置， Plc-analyzer會詳細監測所設置點的運行狀態，利用該軟件后故障再次發現時，我們立刻就找到了原因出在哪里，原來是進線大空開在小車加速到全速時，因自身故 障原因，造成突然跳閘斷電，使小車驅動失去動力。由于原有設計對這種意外情況沒有考慮，其設計制動器動作條件只有在小車速度降為3%以下才發生，此時小車由于失電無法控制，且沒有外圍制動，小車沖出作業區域直到司機拍下急停后才停下來，狀況十分危險。

由此可見Plc-analyzer使技術人員能快速通過波形分析，找到故障點出在哪里。通過應用PLC-analyzer，使故障處理起來事半功倍，既能節約維修成本，提高維修效率，還能保證生產安全，設備穩定運行。而且PLC-ANALYZER是一個PLC監控分析軟件，可以在不增加硬件的情況下，僅通過PLC編程單元接口就可以實現對PLC數據的采集、記錄和分析。