閆長征，周勁松

（國華徐州發(fā)電有限公司, 江蘇 徐州 221166）

1 概述

翻車機(jī)是火力發(fā)電企業(yè)的重要卸煤設(shè)備，采用上位機(jī)監(jiān)控和操作，自動(dòng)化程度較高，但由于設(shè)備動(dòng)力大、操作頻繁、運(yùn)行環(huán)境惡劣，所以故障率也較高。當(dāng)翻車機(jī)出現(xiàn)電氣故障時(shí)，需打開其下位機(jī)程序進(jìn)行查找和判斷，這就要求檢修人員具有較強(qiáng)的電路分析、計(jì)算機(jī)操作、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)能力，否則易出現(xiàn)誤操作，造成程序和設(shè)備損壞。該檢修技術(shù)主要是從翻車機(jī)的運(yùn)行流程和設(shè)備、元件間的邏輯、聯(lián)鎖條件入手，通過邏輯程序?qū)υO(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的智能判斷，從而達(dá)到預(yù)防翻車機(jī)故障發(fā)生和提高檢修效率的目的。

2 翻車機(jī)PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 下位機(jī)配置

下位機(jī)配置了1 臺(tái)Quantum 系列的140CPU 67160 冗余主站，外加3 個(gè)遠(yuǎn)程IO 站。主站和從站之間采用Modbus Plus 進(jìn)行通訊，通訊電纜為RIO 同軸電纜。該通訊方式為A/B 雙網(wǎng)通訊，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性能。

2.2 上位機(jī)配置

上位機(jī)配置了1 臺(tái)操作員站(operation station)，1 臺(tái)工程師站(engineer station)和1 臺(tái)遠(yuǎn)方檢修工程師站(設(shè)計(jì)新增)。上位機(jī)根據(jù)TCP/IP 協(xié)議，通過交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)雙絞線和下位機(jī)通訊，網(wǎng)絡(luò)配置方式為雙網(wǎng)冗余。上位機(jī)和下位機(jī)驅(qū)動(dòng)為Vijeo Citect7.2軟件自帶的Modbus TCP/IP驅(qū)動(dòng)。

2.3 信號(hào)傳感設(shè)備

翻車機(jī)控制系統(tǒng)安裝了1 只主令開關(guān)，若干接近開關(guān)、光電開關(guān)和編碼器等。主令開關(guān)主要是根據(jù)翻車機(jī)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)來定位翻車機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，可以輸出主令0°，27°，75°，135°，175°等角度信號(hào)。編碼器主要是利用編碼器的輸出點(diǎn)連接到PLC 的高速計(jì)數(shù)模塊，以此來計(jì)算編碼器數(shù)值，從而用來定位撥車機(jī)在系統(tǒng)中的橫向位置。

3 翻車機(jī)在線狀態(tài)檢修技術(shù)

翻車機(jī)控制系統(tǒng)可分解為翻車機(jī)系統(tǒng)、撥車機(jī)系統(tǒng)、夾輪器系統(tǒng)。翻車機(jī)的工藝動(dòng)作可分解為:傾翻運(yùn)行、翻返運(yùn)行、壓車梁夾緊動(dòng)作、壓車梁松開動(dòng)作、靠車板靠車運(yùn)行、靠車板靠返運(yùn)行等6 個(gè)主要工藝動(dòng)作流程。撥車機(jī)的工藝流程可分解為:接車行走、牽車行走、升大臂、降大臂、提重銷、落重銷、提輕銷、落輕銷等8 個(gè)主要工藝動(dòng)作；其他輔助設(shè)備如撥車機(jī)油泵、油泵出口閥、變頻器、油泵加熱器、油泵冷卻風(fēng)機(jī)、撥車機(jī)編碼器等輔助設(shè)備作為二類設(shè)備檢測。夾輪器工藝流程可分解為:夾緊運(yùn)行、松開運(yùn)行等2 個(gè)主要工藝動(dòng)作。這樣分級別的劃分可以明確故障出現(xiàn)的導(dǎo)向性，提高故障分析的效率。

3.1 故障定位

以其中一個(gè)檢修界面“翻車機(jī)本體主要工藝動(dòng)作”為例，如圖1 所示。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，翻車機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警區(qū)域(畫面的底部或報(bào)警匯總頁面)會(huì)提示故障點(diǎn)(有故障描述)，翻車機(jī)主要?jiǎng)幼鬟^程的動(dòng)態(tài)邏輯按鈕上的報(bào)警指示燈會(huì)發(fā)出黃色閃爍信號(hào)來警示該動(dòng)作過程有故障，點(diǎn)擊該按鈕，彈出該動(dòng)作的動(dòng)態(tài)邏輯畫面，如圖2 所示。然后根據(jù)動(dòng)態(tài)邏輯圖，查找故障出現(xiàn)位置，如圖3 所示。

圖1 翻車機(jī)本體主要工藝動(dòng)作

圖2 翻車機(jī)壓車故障示例

根據(jù)圖3 找到不滿足壓車條件的原因，可以迅速定位故障點(diǎn)。而且該系統(tǒng)新增了許多故障診斷、故障過濾、歷史故障查詢功能，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，可以通過查看故障歷史記錄來幫助解決故障。

3.2 操作記錄

在原翻車機(jī)控制計(jì)算機(jī)畫面上，增加操作記錄功能，記錄操作運(yùn)行人員的操作記錄。記錄內(nèi)容包括日期、時(shí)間、操作動(dòng)作描述、登錄用戶名等。操作記錄可以保存180 天，然后把舊記錄覆蓋掉。

3.3 模擬量實(shí)時(shí)/歷史趨勢查詢

把翻車機(jī)電機(jī)電流、撥車機(jī)電機(jī)電流等參數(shù)做進(jìn)趨勢畫面，可以實(shí)時(shí)查詢趨勢情況，也可以切換到歷史模式，查詢模擬量的歷史趨勢。查詢歷史可以追溯到180 天前。

3.4 翻車機(jī)和撥車機(jī)自動(dòng)動(dòng)作的動(dòng)態(tài)順序

翻車機(jī)系統(tǒng)(包含撥車機(jī))自動(dòng)時(shí)，通過動(dòng)態(tài)鏈接PLC 程序的方式，可以直觀地看到當(dāng)前執(zhí)行的動(dòng)作等，其中速度控制部分也描述了翻車機(jī)變速翻轉(zhuǎn)/返回，以及撥車機(jī)分高速、中速、低速在軌道上運(yùn)行的軌跡。

4 技術(shù)優(yōu)勢

4.1 故障智能定位

圖3 壓車動(dòng)態(tài)邏輯

正常情況下，撥車機(jī)在自動(dòng)牽重車時(shí)，會(huì)把翻車機(jī)上的空車皮推走，但是需要求靠板回原位，壓車梁返回原位。通過程序優(yōu)化，在翻車機(jī)壓車梁夾緊和松開檢測時(shí)，對壓車梁原位和壓緊信號(hào)進(jìn)行過濾，這樣就不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)壓車梁原位和壓緊信號(hào)，也就不會(huì)發(fā)生壓車梁和撥車機(jī)大臂沖突的事故。

此外，在原程序中，翻車機(jī)系統(tǒng)的壓車梁夾緊和松開都有超時(shí)保護(hù)，但是超時(shí)報(bào)警不能自保持，而且壓車梁夾緊和松開分別有8 個(gè)信號(hào)監(jiān)測點(diǎn)，出現(xiàn)故障時(shí)，不容易迅速定位故障點(diǎn)位置。在程序優(yōu)化中，對這16 個(gè)檢測信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測，分別報(bào)警并保持，這樣一旦有故障出現(xiàn)，就可以快速地在上位機(jī)上顯示出來，迅速而精確地定位故障點(diǎn)。

4.2 故障智能過濾

除了對翻車機(jī)壓車梁的限位開關(guān)做了信號(hào)過濾以外，對靠車板原位和終點(diǎn)限位，撥車機(jī)大臂90°和0°等互鎖限位也都做了信號(hào)過濾和自保持，以方便檢修。此外，撥車機(jī)在橫向移動(dòng)過程中，有9 個(gè)接近開關(guān)用來定位撥車機(jī)在軌道上的位置，同時(shí)，撥車機(jī)的編碼器利用高速計(jì)數(shù)模塊，也生成一個(gè)編碼器值的區(qū)域，和9 個(gè)限位開關(guān)相互印證并做了一部分連鎖。正常情況下，9 個(gè)接近開關(guān)表示撥車機(jī)在軌道上的9 個(gè)位置，但是，也可能出現(xiàn)9個(gè)限位開關(guān)中2 個(gè)(或2 個(gè)以上)同時(shí)被激活的情況。此時(shí)，撥車機(jī)程序無法判斷設(shè)備當(dāng)前位置，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)或誤動(dòng)作，以致發(fā)生事故。為了預(yù)防這種情況的發(fā)生，把9 個(gè)限位信號(hào)的實(shí)時(shí)值累加在一起，當(dāng)這個(gè)累加值大于1 時(shí)，就認(rèn)為是9 個(gè)限位開關(guān)有某個(gè)故障，并把這個(gè)故障串接在每個(gè)限位開關(guān)的過濾回路里，這樣就可以屏蔽掉9 個(gè)限位開關(guān)中的2 個(gè)或更多同時(shí)激活的事故。

4.3 故障智能描述

翻車機(jī)原PLC 程序中的許多中間變量標(biāo)簽只有名稱，沒有分配具體地址或添加中文描述，故在修改后的程序中，需對一些故障率較高的程序段中涉及的變量標(biāo)簽進(jìn)行整理完善，并添加中文描述，以方便檢修。

4.4 故障智能處理

總結(jié)翻車機(jī)投運(yùn)以來遇到的故障以及具體問題的對應(yīng)解決方法，做一個(gè)文檔資料，以便在今后遇到故障時(shí)，可以參考對照，便于檢修。此外，該功能還可以在以后的運(yùn)行檢修中繼續(xù)完善。

4.5 故障智能判斷

多數(shù)設(shè)備事故的發(fā)生往往是由隱藏的設(shè)備缺陷引起的，如果能夠提前發(fā)現(xiàn)隱藏的設(shè)備缺陷，就能及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行，進(jìn)而阻止設(shè)備事故的發(fā)生。該研究盡可能利用現(xiàn)有的輸入信號(hào)量，通過合理的設(shè)計(jì)邏輯來實(shí)現(xiàn)智能判斷功能，并對相互矛盾點(diǎn)的輸入量進(jìn)行匯總，依據(jù)這些矛盾點(diǎn)的反映，通過邏輯引導(dǎo)，即可智能判斷出了問題的環(huán)節(jié)。

5 技術(shù)特點(diǎn)

(1)在操作界面上創(chuàng)建若干檢修畫面，利用流程、結(jié)構(gòu)示意等充分表現(xiàn)設(shè)備的關(guān)聯(lián)和原理，把關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)反映出來，同報(bào)警量配合，直接指向缺陷設(shè)備，使得一般水平的檢修人員也可通過畫面快速判斷故障。

(2)不改變原有下位機(jī)程序，避免侵權(quán)和出錯(cuò)。

(3)不增加現(xiàn)場設(shè)備和IO 點(diǎn)，降低改造成本。通過流程和設(shè)備間的矛盾點(diǎn)智能判斷元件故障。

(4)通過對元件的診斷，從設(shè)備基礎(chǔ)層面發(fā)現(xiàn)問題，防止故障的擴(kuò)大和預(yù)防事故的發(fā)生。

(5)成果具有開放性，可將生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的新問題補(bǔ)充到系統(tǒng)中。

(6)由現(xiàn)場生產(chǎn)人員編制的實(shí)用、完善的幫助界面可以直接指導(dǎo)檢修人員進(jìn)行消缺。

6 總結(jié)

翻車機(jī)在線狀態(tài)檢修技術(shù)利用原有翻車機(jī)控制系統(tǒng)的主要硬件架構(gòu)，增加了少量檢測調(diào)試設(shè)備，對原程序中存在的缺陷進(jìn)行完善。該系統(tǒng)對于翻車機(jī)控制中可能出現(xiàn)的故障做了一定的預(yù)防，對上位機(jī)畫面也進(jìn)行了優(yōu)化，把原來的畫面分辨率由1 024×768 提高為1 680×1 050， 并增加報(bào)警、趨勢、操作記錄實(shí)時(shí)/歷史查詢功能。

該技術(shù)能夠有效提高翻車機(jī)的使用率，縮短檢修時(shí)間，緩解輸煤生產(chǎn)壓力，特別是鐵路系統(tǒng)的壓車壓力，并且可以在其他大型設(shè)備和系統(tǒng)中推廣應(yīng)用，如輸煤程控、斗輪機(jī)等。對于國內(nèi)其他電廠的同類設(shè)備的檢修也具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

1 李曉明，周緒錦．火電廠翻車機(jī)卸煤的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)[J]．中國電力，1997(30).