淺談自動化設備故障排除方法的優化

劉芳

江蘇省無錫技師學院，江蘇無錫，214000

0 引言

對于自動化設備，查清其故障原因極為重要。通常情況下，查清設備故障的原因便意味著此項故障便可在日后自動化設備的運轉過程中排除了，由此可見，所應用的自動化設備故障診斷方法極為重要。若要確保自動化設備在正常運行的同時，提高自動化設備的運行效率，就必須在原有的基礎上，進一步優化自動化設備排除方法。在此過程中可應用直觀檢查法以及參數調整法等相關方法，主要針對自動化設備的電源以及動態性等方面進行檢查，確定故障原因，維護設正常運行。

1 自動化設備故障分析

開展自動化設備的調查與分析是排除自動化設備故障的第一步，同時也是最為關鍵的一步，本文認為，在此過程中應主要做好以下工作。

（1）相關人員在接到自動化設備故障并要求排除的信息之時，首先務必要求自動化設備操作者將設備維持在故障的狀態，無需做任何處理。此種方式有助于設備檢查人員準確確定自動化設備故障的原因。

（2）待檢察人員到達現場后，需要從自動化設備操作者的口中得到有關于設備出現故障的信息，并要求自動化設備操作者所表達的信息具有一定的準確性與完整性，如此有利于檢察人員確定設備故障的大致方向，進而做出精準的初步判斷。在此過程中，很可能存在因自動化設備操作人員操作水平較低，而導致其無法準確描述出自動化設備故障的情況[1]。針對此種情況，不應急于處理，而應重新檢查自動化設備的各個組件，并確保自身在檢查的過程中能夠維持故障的原有狀態，以免因在不明確故障情況下進行處理，破壞了故障現場，反而為后續的故障維修與故障檢測工作帶來困難[2]。

（3）結合目前已知的故障情況，按照自動化設備的故障類型進行分類，從而準確判斷自動化設備的故障排查原則。通常情況下，自動化設備發生故障，其設備自身都存在對應的顯示，因此，大多數自動化設備出現故障的情況，都可通過查閱說明書進行解決。

（4）確定自動化設備大致的故障方向后，再從其中開展細致的排查，從而精準確定自動化設備出現故障的原因。此時對于維修人員，才是真正的維修挑戰，不僅要求維修人員對于自動化設備具有較高的熟悉程度，而且還要求維修人員具有豐富的維修經驗與扎實的基礎知識，以及精準的判斷能力，是對維修人員的一個綜合考驗[3]。

（5）在自動化設備故障的排查過程中，有些故障較容易排查，且判斷故障的方式也較為簡單，而有的故障判斷起來極為復雜，不僅需要維修人員提前做好一系列的排查與維修準備工作（如：配備全套的維修工具、具有自動化設備零部件的修理技能，按照排查步驟做好自動化設備元件采購等工作）。

2 自動化設備常用的診斷方法

2.1 直觀檢查法與儀器檢查法

在自動化設備故障排除的過程中，直觀檢查法是應用次數最多的方法之一，其主要是依靠維修人員自身豐富的經驗與靈敏的感官進行檢查，通常情況下，直觀檢查法主要包括以下兩點。

（1）詢問。自動化設備維修人員可仔細詢問自動化設備操作人員以及其他相關的現場人員，設備發生故障的情況、設備發生故障的情境以及過程、表現等。通常情況下直觀檢查法的詢問步驟會伴隨整個故障排查過程，要求維修人員做到邊詢問、邊檢修。

（2）目視。自動化設備維修人員需要查看自動化設備各個部分是否處于正常工作的狀態，通常情況下，要求自動化設備維修人員著重針對自動化設備的主軸、機械手臂等組件進行檢查。同時，也要求自動化設備維修人員針對溫控裝置、數控系統等電控裝置進行檢查，判斷其是否存在無警報的情況[4]。另外，要求自動化設備維修人員檢查自動化設備的電線、電纜是否存在脫落的情況，并對各相關操作組件的位置是否處于合理的變動范圍內等情況進行確認。

儀器檢查法屬于自動化設備故障排除過程中的常用方法，其檢查原理較為簡單，主要是針對常規電工儀表的電流以及電壓進行檢查，同時也會涉及對電工儀表各組線交織情況的檢查，以及對自動化設備直流與脈沖信號等方面進行策測量，尋找其中可能出現的故障[5]。以自動化設備的電源情況為例，其主要是針對電路板上所設置的信號檢測點的測量，并通過示波器觀察檢測點所帶動的信號幅度值，以此來確定自動化程序中出現故障的部位以及造成部位故障的原因。

2.2 信號與警報器指示分析法以及接口狀態檢查法

信號與警報器指示分析法主要包括兩個重要組成部分，分別是硬件警報指示與軟件警報指示。

（1）硬件警報指示。在自動化設備故障的排除過程中，硬件主要指服務于自動化系統內部的各種電子，以及電板上能夠顯示各種機械狀態的指示燈。此時自動化設備維修人員便可針對指示燈的閃爍情況，判斷自動化設備故障所在，并依據設備故障所對應的相應功能進行說明，如此便可精準確定故障的排除方法以及維修自動化設備正常運行的手段[6]。

（2）軟件警報指示。自動化設備在故障排查過程中所指的軟件，主要包括系統軟件以及PLC程序等，二者若在設備運行過程中出現故障，則都會伴隨相應的警報顯示，自動化設備維修人員可依據警報判斷之相應的軟件問題，明確故障原因后加以排除。

接口狀態檢查法多被自動化設備維修人員應用于PLC集成之中，而自動化設備所發生的各項故障之中，有些故障會造成自動化設備接口信號錯誤或直接導致相關數據丟失。但無論是哪種情況，都可通過自動化設備的指示燈顯示出來，又因為所有的接口信號最終都會通過PLC的編程器進行調出，因此，自動化設備維修人員可通過指示燈以及編程器的調出信息進行自動化設備故障排除工作。

2.3 參數調整法與備件置換法

參數調整法實際上可以適用于大部分的自動化設備，其原理在于運用數控系統與PLC系統等相關伺服驅動系統設置修改參數，以此促使自動化設備能夠適應各種不同的工作要求以及工作狀態。另外，應用參數調整法對自動化設備的參數進行調整，還能夠使自動化設備本身與其他電氣系統達成良好的共同運作，屬于優化自動化系統功能的重要手段之一。因此，對于自動化設備運作過程中的一切參數變化，相關責任人員都應對其予以足夠重視，尤其針對自動化設備的模擬量參數，相關責任人員必須確保參數資料的完整性，一旦發生資料丟失，則很可能造成自動化設備的運轉錯誤、降低自動化設備的性能。通常情況下，自動化設備的長期運作，都會引起機械性能的變化，從而打破設備自身的最佳配置以及性能狀態，針對此類故障，需要維修人員重新調節自動化設備中的一個或多個相關參數進行故障排除。

備件置換法主要應用于自動化設備最終的故障分析結構全部集中在某一個電路板上之時，由于自動化設備在運行過程中導致電路集成度不斷擴大，使得將故障準確落實在自動化設備的某一個軟件之中較為困難。為了能夠不影響設備的故障排除時間，維修人員可在備有相同配件的情況之下進行備件替換，而后再開展自動化設備的故障檢修工作。在此過程中，需要維修人員仔細閱讀相關備件資料，明確備件的替換步驟，以免因替換方式不正確，擴大自動化設備的故障范圍。若在不能確定到底是哪個部件出現問題，而自身又沒有可替換備件的情況之下，維修人員可嘗試將系統中的兩個相同或相兼容的板進行互換，而后再開展自動化設備的檢查工作，此種方式屬于備件置換法中的交叉置換法，但在應用此種方法之時，要求維修人員事先務必要考慮周全，反復檢查。

3 自動化設備故障排除方法實踐

自動化設備的分析過程實際上就是自動化設備故障的排除過程，下文將舉例說明自動化設備的維修概要，以此為自動化設備維修人員提供一些維修參考。

3.1 檢驗電源，防止自動化設備失效

電源是自動化設備的基本動力所在，即便設備一切正常，若電源供電不充足，則同樣會引起自動化設備出現短路或工作效率下降等諸多情況，但無論是哪種情況的出現，都會對自動化設備造成一定損壞。部分西方國家整體供電情況較為良好，且供電充足，相對應的電網質量高于各國平均水平，因此，部分西方國家在自動化設備的設計過程中，對于電源以及供電方面的考慮較少。而我國相對部分西方國家卻存在著一定的供電問題，再加上各地區供電過程中所出現的一系列人為因素，導致我國在應用機械化設備的過程中，難以避免的會出現電源障礙，使得自動化設備運轉受到阻礙[7]。

3.2 數字系統位置環發生故障或設備坐標找不到零點

自動化設備所發生的數字系統位置環故障主要包括兩方面。①位置環警報。造成此種現象的原因較多，其中包括自動化系統內部的測量元件出現損壞以及自動化設備自身建立的信號接口錯誤等。②自動化設備的坐標軸并未按照系統預設的軌道運行，造成此種現象的原因主要有兩個，一是自動化設備的坐標軸漂移幅度過大，二是測量元件受到不同程度的損壞。此外，也包括位置環與速度環接之間的比例關系不正確等情況[8]。

自動化設備坐標找不到零點的原因較多，其中出現情況最多的為“零方向在遠離零點”，同時，也可能因為自動化設備的回零減速開關出現短路或失靈的情況。

3.3 設備動態性變差

自動化設備動態特性變差，導致其自身性能直線下降，甚至在運轉過程中出現不規律變動。針對此種情況，很有可能是因為自動化設備各個組件之間的空隙較大，而導致自動化設備在運轉過程中發生零件位移，或因為自動化設備自身零件嚴重磨損造成的。同時，并不排除因保養失誤而造成自動化設備動態性變差的情況。以設備涂潤滑油為例，若設備兩次涂潤滑油的時間間隔已經遠遠超出設備保養要求的相關期限，則便會出現此種情況[9]。

3.4 偶發性停機故障

能夠造成自動化設備偶發性停機的情況并不多，通常情況下包括以下兩點。

（1）自動化設備內部各個軟件中的設計問題。因軟件在設計過程中，未考慮到某些特定的操作與各項功能的契合度而導致自動化設備出現偶發性停機的故障。通常情況下，針對此種情況，只需要斷電，而后再接上自動化設備的電源便可消除。

（2）由自然環境條件所引起的自動化設備偶發性停機故障。若自動化設備長時間處于潮濕或溫度過高的情況之下，很有可能會造成設備偶發性停機故障。但由于受到自然環境的影響，此種因素往往被人們所忽視。針對此種情況，目前并不存在完善的優化策略，只能過通過人為改善自動化設備所處環境，定期保養，防止偶發性停機故障的發生。

4 結語

綜上所述，自動化設備的故障排除是維護自動化設備正常運轉的關鍵所在。要求自動化設備維修人員在開展相關設備故障分析與排除的過程中，應有一定耐心，同時要求自動化設備維修人員自身應有扎實的基礎知識與較高的排除能力，以及一定的自動化設備故障排除經驗。另外，在自動化設備故障的排除過程中，可能出現多種突發情況，需要維修人員在正式開展設備檢查之時，做好各項準備，并告知設備操作人員正確的操作方式，以及發生故障應該如何保持設備故障現狀等相關信息，如此才能夠更好地維護自動化設備正常運轉。