翻車機故障追溯系統的研究與應用

張舒琦 秦皇島港股份有限公司

一、項目背景

自2006年4月秦皇島港煤五期工程正式投產運營以來，煤五期所用設備一直處于超設計能力高位運行狀態下，設備逐漸老化，故障逐年增多，給設備維護運行帶來很大的壓力。由于技術人員不能夠24小時在第一線對設備進行操作和狀態監控，造成許多設備故障不能及時分析，對于設備出現的問題只能夠通過事后的報警記錄、現場錄像、各個設備的關鍵數據記錄和司機口述等手段進行事后分析推斷，往往不能很好的判斷出故障發生原因。對于設備的重大事故，尤其是對于司機的操作失誤所造成的設備損害，由于缺乏當時司機操作的實時記錄，最終責任更是難以認定。因此，如果能夠記錄設備運行狀態以及司機操作記錄，并且能夠按照設備上位機操作頁面模式進行設備運行狀態回放，將無疑大大提升技術人員對于設備運行狀況的一個把握以及極大縮短故障原因排查時間。

二、整體設計

翻車機PLC內標簽數量達到將近萬個，其中很多標簽都是程序執行過程中連鎖控制的中間變量，對于此系統并無太大應用意義。因此有必要將翻車機的各類標簽進行篩選和分類，只將能夠顯示翻車機狀態信號的標簽找出，并且按照翻車機的結構進行分類，這些將標簽分為“C_Dumper”“C_Grippers_Hoppers”“C_MCC”“C_PLC”“C_Positioner”“Operator”。具 體 說明如下

C_Dumper翻車機的各個狀態參數，如靠車板位置、壓車梁狀態、制動器狀態、翻車機翻轉角度、機上車廂定位光電管狀態等；

C_Gripper_Hoppers為夾輪器和給料器狀態，包括夾輪器打開、關閉狀態、料位高低狀態、閘板狀態等；

C_MCC為各個設備的供電狀態，例如翻車機液壓泵分合閘狀態、夾輪器液壓泵分合閘狀態、定位車電機分合閘狀態等；

C_PLC為PLC內 各 個DeviceNet站 的狀態；

C_Positioner為定位車狀態，包括主臂、輔臂、勾頭狀態，定位車行走前后限位狀態等；

Operator為操作狀態，記錄了司機手動、自動選擇按鈕狀態，循環自動啟動狀態以等。

將標簽分類后需要考慮標簽存儲的問題，因此在標簽內規定好相應的PLC內數組的位置，同時考慮到數據庫存儲和查詢問題，將標簽分為“Cstatus1～Cstatus8”，這些“Cstatus”代表了對應的標簽大類在數據庫內的對應分組。

圖1 翻車機故障追溯上位機畫面

在設備的PLC控制程序內根據所規劃標簽的分類以及對應的PLC數組存儲位將對應的設備狀信號發送到指定數組存儲位內。PLC內狀態標簽采用Dint32類型，可以將32個狀態標簽的二進制位數通過一個十進制位數體現。這樣一個十進制數就能涵蓋32個狀態，在數據存儲的時候，只需要一個存儲一個數據，極大節省了存儲空間，為后續的數據查詢速度提供了保證。

由于需要將PLC信號存入到數據庫內。首先通過RsLinx建立OPC通訊，然后應用Microsoft VisualBasic，通過OPC通訊將設備參數采集并存入到Oracle數據庫中。Microsoft VisualBasic與最終的上位程序運行在同一服務器中，節省了服務器運行空間。在數據庫內，建立表格C_C_STATUS_HISTORY，將PLC標簽進行存儲。

由于CSTATUS記錄的都是十進制數據，需要將對應的十進制數進行拆解為對應的二進制數，并且將二進制數的每一位與相對應的標簽狀態關聯上。

在數據庫內建立視圖，調用十進制轉二進制程序，將數據庫內存儲的標簽狀態十進制數轉換成相應的二進制數。然后通過讀取數據的位數以及二進制的0和1狀態，判斷相應的限位信號狀態。

翻車機故障追溯頁面在原有翻車機頁面保持一致，但是在頁面上增加了時間輸入文本框，同時增加運行、快進、慢放、暫停等按鈕；在頁面上刪除不必要顯示標簽。增加按鈕后，通過FacotoryTalk ViewStudio自帶的VBA，將數據庫內的信息按照時間分段查詢，并將查詢結果逐條的賦值到標簽內，使得設備完全還原設定時間的狀態，從而為設備維護人員提供設備運行參考。

在頁面上，增加對于錄像硬盤的鏈接，可通過打開IE瀏覽器自動觀看錄像，方便調取現場畫面。硬盤錄像機采用浙江大華錄像機，該錄像機能夠實現定時錄像、觸發錄像、優先級錄像等功能。該錄像機還可以實現網頁發布功能，通過EtherNet訪問查看各個攝像頭的錄像。故障追溯上位機如圖1所示。

三、實施效果

通過上述過程，能夠將翻車機的狀態數據讀入到操控頁面相對應的操控頁面中，使得設備狀態在相應的時間內回放，幫助設備維護人員進行故障原因追溯，對于重大設備事故進行調查取證。從圖1中可以看到設備的光電管、定位車、翻車機、皮帶秤等能夠隨著數據的賦值發生改變，類似錄像放映。通過點擊“調取錄像”按鈕，可以直接打開錄像，查看當時的監控視頻翻車機故障追溯系統的應用，建立了對于翻車機運行狀態以及操作狀態的回放系統，方便技術人員按照特定的時間觀看翻車機運行故障，極大方便了技術人員故障查詢、故障原因查找，提高了故障處理的速度。同時，由于能夠追溯司機操作步驟，也極大約束了司機的合理操作。