翻車機故障追溯系統(tǒng)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(chǎn)運營以來，煤五期所用設(shè)備一直處于超設(shè)計能力高位運行狀態(tài)下，設(shè)備逐漸老化，故障逐年增多，給設(shè)備維護運行帶來很大的壓力。由于技術(shù)人員不能夠24小時在第一線對設(shè)備進行操作和狀態(tài)監(jiān)控，造成許多設(shè)備故障不能及時分析，對于設(shè)備出現(xiàn)的問題只能夠通過事后的報警記錄、現(xiàn)場錄像、各個設(shè)備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)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(fā)生原因。對于設(shè)備的重大事故，尤其是對于司機的操作失誤所造成的設(shè)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(shè)備運行狀態(tài)以及司機操作記錄，并且能夠按照設(shè)備上位機操作頁面模式進行設(shè)備運行狀態(tài)回放，將無疑大大提升技術(shù)人員對于設(shè)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(shè)計

翻車機PLC內(nèi)標簽數(shù)量達到將近萬個，其中很多標簽都是程序執(zhí)行過程中連鎖控制的中間變量，對于此系統(tǒng)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(tài)信號的標簽找出，并且按照翻車機的結(jié)構(gòu)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(tài)參數(shù)，如靠車板位置、壓車梁狀態(tài)、制動器狀態(tài)、翻車機翻轉(zhuǎn)角度、機上車廂定位光電管狀態(tài)等；

C_Gripper_Hoppers為夾輪器和給料器狀態(tài)，包括夾輪器打開、關(guān)閉狀態(tài)、料位高低狀態(tài)、閘板狀態(tài)等；

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

C_PLC為PLC內(nèi) 各 個DeviceNet站 的狀態(tài)；

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

Operator為操作狀態(tài)，記錄了司機手動、自動選擇按鈕狀態(tài)，循環(huán)自動啟動狀態(tài)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(nèi)規(guī)定好相應的PLC內(nèi)數(shù)組的位置，同時考慮到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫內(nèi)的對應分組。

圖1 翻車機故障追溯上位機畫面

在設(shè)備的PLC控制程序內(nèi)根據(jù)所規(guī)劃標簽的分類以及對應的PLC數(shù)組存儲位將對應的設(shè)備狀信號發(fā)送到指定數(shù)組存儲位內(nèi)。PLC內(nèi)狀態(tài)標簽采用Dint32類型，可以將32個狀態(tài)標簽的二進制位數(shù)通過一個十進制位數(shù)體現(xiàn)。這樣一個十進制數(shù)就能涵蓋32個狀態(tài)，在數(shù)據(jù)存儲的時候，只需要一個存儲一個數(shù)據(jù)，極大節(jié)省了存儲空間，為后續(xù)的數(shù)據(jù)查詢速度提供了保證。

由于需要將PLC信號存入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)。首先通過RsLinx建立OPC通訊，然后應用Microsoft VisualBasic，通過OPC通訊將設(shè)備參數(shù)采集并存入到Oracle數(shù)據(jù)庫中。Microsoft VisualBasic與最終的上位程序運行在同一服務器中，節(jié)省了服務器運行空間。在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，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(shù)據(jù)，需要將對應的十進制數(shù)進行拆解為對應的二進制數(shù)，并且將二進制數(shù)的每一位與相對應的標簽狀態(tài)關(guān)聯(lián)上。

在數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立視圖，調(diào)用十進制轉(zhuǎn)二進制程序，將數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的標簽狀態(tài)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應的二進制數(shù)。然后通過讀取數(shù)據(jù)的位數(shù)以及二進制的0和1狀態(tài)，判斷相應的限位信號狀態(tài)。

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(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息按照時間分段查詢，并將查詢結(jié)果逐條的賦值到標簽內(nèi)，使得設(shè)備完全還原設(shè)定時間的狀態(tài)，從而為設(shè)備維護人員提供設(shè)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(diào)取現(xiàn)場畫面。硬盤錄像機采用浙江大華錄像機，該錄像機能夠?qū)崿F(xiàn)定時錄像、觸發(fā)錄像、優(yōu)先級錄像等功能。該錄像機還可以實現(xiàn)網(wǎng)頁發(fā)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?qū)⒎嚈C的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀入到操控頁面相對應的操控頁面中，使得設(shè)備狀態(tài)在相應的時間內(nèi)回放，幫助設(shè)備維護人員進行故障原因追溯，對于重大設(shè)備事故進行調(diào)查取證。從圖1中可以看到設(shè)備的光電管、定位車、翻車機、皮帶秤等能夠隨著數(shù)據(jù)的賦值發(fā)生改變，類似錄像放映。通過點擊“調(diào)取錄像”按鈕，可以直接打開錄像，查看當時的監(jiān)控視頻翻車機故障追溯系統(tǒng)的應用，建立了對于翻車機運行狀態(tài)以及操作狀態(tài)的回放系統(tǒng)，方便技術(shù)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(shù)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。