煙機(jī)電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究

李秀芳，王紅霞

（1．河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州，450016；2河南中煙技術(shù)中心，河南鄭州，450016）

煙機(jī)電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究

李秀芳1，王紅霞2

（1．河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州，450016；2河南中煙技術(shù)中心，河南鄭州，450016）

隨著設(shè)備的自動(dòng)化程度的提高，煙機(jī)設(shè)備的智能化程度也得到了大幅提升，設(shè)備上PCB板的廣泛應(yīng)用，使得對(duì)煙機(jī)電子系統(tǒng)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和管理成為勢(shì)在必行的任務(wù)，這樣既提高設(shè)備的使用壽命和減少運(yùn)維費(fèi)用支出，通過不同的渠道對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)用，運(yùn)用一定的算法進(jìn)行人工智能分析，指導(dǎo)設(shè)備的運(yùn)維，促進(jìn)煙機(jī)設(shè)備的發(fā)展和健康管理。

電子系統(tǒng)；人工智能；健康管理

0 引言

隨著設(shè)備管理水平的提升，兩化融合的深入推進(jìn)，信息化帶動(dòng)了工業(yè)化，工業(yè)化也促進(jìn)信息化的使用，煙草行業(yè)的發(fā)展也充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)僅電子系統(tǒng)故障就占設(shè)備運(yùn)行總故障的40%，而且電子系統(tǒng)故障容易突發(fā)，查找起來費(fèi)時(shí)，如果生產(chǎn)正在運(yùn)行，其突然停車造成的浪費(fèi)將是巨大的，所以對(duì)煙機(jī)電子系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究很重要。結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，充分運(yùn)用信息化技術(shù)，從三個(gè)層面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理研究。

1 故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法

在航空和軍事設(shè)備上，故障預(yù)測(cè)和健康管理很大一部分由傳感器和監(jiān)測(cè)裝置提供數(shù)據(jù)支持，還會(huì)有一部分機(jī)內(nèi)自測(cè)數(shù)據(jù)等等。但是在國(guó)家提倡兩化融合的大方向后，煙草行業(yè)的信息化推進(jìn)也加快了步伐，結(jié)合企業(yè)自身情況，煙機(jī)電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理從以下四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 基于電子電路維修儀的故障預(yù)測(cè)和健康管理

電子電路維修儀配合計(jì)算機(jī)來使用，這樣能彌補(bǔ)人工維修能力的不足，可以不要圖紙和未知電路板原理的情況下進(jìn)行測(cè)試判斷故障點(diǎn)。一種快速方式就是在系統(tǒng)中建立一個(gè)完好的電子元器件或一塊完好的PCB板的典型數(shù)據(jù)或曲線，曲線在計(jì)算機(jī)中是以電路板為單位存放的。比如V-I曲線分析測(cè)試，這種測(cè)試功能是建立于模擬特征分析技術(shù)上。可用于模擬（A）、數(shù)字（D）及各種專用器件、可編程器件以及大規(guī)模、超大規(guī)模器件上。如74LS373曲線比較出現(xiàn)差異，確定故障點(diǎn)是3腳，如圖1所示。

圖1 74LS373V-I曲線分析測(cè)試曲線比較圖

使用測(cè)試儀進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試十分簡(jiǎn)單。只需用探棒點(diǎn)到好板子上的元件管腳上，或者用測(cè)試夾夾在器件上，測(cè)試儀就能自動(dòng)把該結(jié)點(diǎn)的特征曲線提取出來，顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，最后存入計(jì)算機(jī)中。通過同樣簡(jiǎn)單的操作，可以將庫(kù)中的曲線和新測(cè)到的曲線在屏幕上同時(shí)顯示出來。比較兩者之差異就能發(fā)現(xiàn)故障。

另一種就是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里沒有相應(yīng)的波形及特征參數(shù)時(shí)，也可以進(jìn)行管腳測(cè)試，找到故障點(diǎn)。

所有對(duì)象的故障情況都被保存在知識(shí)庫(kù)里，經(jīng)推理機(jī)邏輯計(jì)算后，由專家系統(tǒng)給出健康管理診斷意見，形成維修、庫(kù)存等管理意見。目前企業(yè)存在的可進(jìn)行的種類也很多，比如壓力測(cè)試、各種變送器、各種流量計(jì)、各種溫度儀、水分儀、PLC各種模塊等等，用途非常廣泛，效益非常明顯。

1.2 基于設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)和健康管理

結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，充分利用設(shè)備全過程管理中的一些典型數(shù)據(jù)，直接接口取數(shù)據(jù)建立故障庫(kù)，故障庫(kù)的設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 故障庫(kù)的建立步驟框圖

故障庫(kù)定期導(dǎo)出進(jìn)入健康管理系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，經(jīng)推理機(jī)邏輯計(jì)算后，由專家系統(tǒng)給出健康管理診斷意見，形成維修、庫(kù)存等管理意見。

1.3 基于設(shè)備三級(jí)點(diǎn)檢系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)和健康管理

對(duì)于已經(jīng)推行了三級(jí)點(diǎn)檢的設(shè)備管理模式，充分利用信息融合，系統(tǒng)接口后高效率把各自的信息綜合起來，以便于對(duì)電子系統(tǒng)狀態(tài)的確定獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)論。

首先對(duì)設(shè)備進(jìn)行勘查，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象，并建立監(jiān)測(cè)計(jì)劃和周期、標(biāo)準(zhǔn)。目前點(diǎn)檢系統(tǒng)分日常點(diǎn)檢、專業(yè)點(diǎn)檢、精密點(diǎn)檢，涉及到的內(nèi)容有振動(dòng)、溫度、速度等。

這些設(shè)備運(yùn)行特征值按一定周期進(jìn)行檢測(cè)，兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)接后，數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行推理，有專家系統(tǒng)給出結(jié)論和健康管理意見。

1.4 基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)和健康管理

企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)步到一網(wǎng)到底的階段，那么在基于最新的PROFINET網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和支持該技術(shù)的硬件產(chǎn)品，底層設(shè)備控制網(wǎng)、集中監(jiān)控網(wǎng)、生產(chǎn)管理網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層的統(tǒng)一，上層可通過TCP/IP協(xié)議直接訪問和診斷底層I/O設(shè)備，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)可根據(jù)需要上傳到監(jiān)控層，信息發(fā)布后為上層所用，只要解決接口問題就行，目前可通過OPC接口協(xié)議解決，獲取電子系統(tǒng)本身就具有的功能和特點(diǎn)，對(duì)那些能在一定程度上反映出系統(tǒng)性能的特征參數(shù)，進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)措施，獲取的參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，針對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種有效分析運(yùn)用，經(jīng)推理機(jī)、專家系統(tǒng)對(duì)電子系統(tǒng)的各種故障作出預(yù)測(cè)，然后做出健康管理決策。

2 結(jié)論

目前電子設(shè)備由于其自身的特性和環(huán)境因素等復(fù)雜條件的限制，一些傳統(tǒng)的維修方法在兩化融合的今天不再適應(yīng)，所以充分利用現(xiàn)有的各種渠道的資料，省掉了人工統(tǒng)計(jì)分析的繁瑣，體現(xiàn)了智能化、高校故障定位并提出維修指導(dǎo)意見，降低故障停機(jī)率，節(jié)約維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備電子系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)與健康管理。

[1]何奇.航空電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究[J].電子世界,2016(12):120.

[2]許麗佳.電子系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究[D].成都:電子科技大學(xué)學(xué)位論文,2009.

[3]程夢(mèng)瑤.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的PHM[J].軟件和集成電路,2016(5):22-25.

[4]高榮.淺述新興的電子系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理[J].工程管理,2014(18):136.

[5]楊金寶，周學(xué)廣，歐慶于.基于故障庫(kù)的電子設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2007(24): 33-36.

Research on fault prediction and health management technology of flue gas turbine electronic system

Li Xiufang1,Wang Hongxia2
(1.Henan tobacco leaf production center,Zhengzhou Henan,450016;2.Henan tobacco technology center,Zhengzhou Henan,450016)

with the increasing degree of automation equipment, intelligent machine equipment has been greatly improved, widely used equipment on the PCB board, the failure of the tobacco electronic system for prediction and management has become imperative task, so as to improve the service life of equipment and reduce maintenance costs, equipment operation data by analyzing through different channels, using some algorithm of artificial intelligence analysis, equipment operation and maintenance instruction, promote the development of the machine equipment and health management

electronic systems; artificial intelligence; health management

李秀芳（1973－），女，高級(jí)工程師，主要從事設(shè)備管理工作。研究方向：煙草設(shè)備管理、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用。