趙炎

摘 要：介紹基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)可靠性，進(jìn)而保護(hù)設(shè)備運(yùn)行行程的效果。文章敘述了該項(xiàng)改造的目的、設(shè)計(jì)思路、實(shí)施方案，以及改造后效果，旨在為相關(guān)人員提供參考，促進(jìn)基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建，準(zhǔn)確檢測(cè)編碼器數(shù)據(jù)異常故障，確保位置數(shù)據(jù)的保護(hù)的可靠性，提高設(shè)備的運(yùn)行安全性與可靠性，實(shí)現(xiàn)公司的持續(xù)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：趨勢(shì)分析；編碼器；行程保護(hù)

引言

編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，是提高設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素，通過(guò)編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效的提高設(shè)備運(yùn)行安全保護(hù)裝置可靠性，降低設(shè)備安全故障的發(fā)生，確保設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。作者所在單位裝船一部，針對(duì)所轄設(shè)備進(jìn)行一系列技術(shù)革新改造，以提升設(shè)備使用過(guò)程中安全防護(hù)等級(jí)，其中編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)就取得了很好地應(yīng)用效果。基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和保護(hù)，降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的安全隱患，進(jìn)而提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，確保單位的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及可行性分析

1.1 現(xiàn)狀分析

目前，我公司大機(jī)的位置檢測(cè)包括絕對(duì)位置如行走位置、回轉(zhuǎn)位置、俯仰位置，相對(duì)位置如行走偏斜等都是通過(guò)編碼器采集，由PLC經(jīng)過(guò)邏輯處理轉(zhuǎn)化為位置數(shù)據(jù)，將當(dāng)前位置顯示給操作者同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，對(duì)單機(jī)置進(jìn)行連鎖控制防止超限?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例中出現(xiàn)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)磨損卡死和連接脫離，造成數(shù)據(jù)固死和跳變。也曾經(jīng)因編碼器燒損導(dǎo)致數(shù)據(jù)單向變化和固死情況或者因接頭脫落、電纜損傷而出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。種種問(wèn)題引起數(shù)據(jù)檢測(cè)不準(zhǔn)確、保護(hù)失效，只能通過(guò)數(shù)據(jù)超限時(shí)報(bào)警或者操作者注意數(shù)據(jù)顯示異常來(lái)發(fā)現(xiàn)。這就造成數(shù)據(jù)保護(hù)失效不能及時(shí)反饋，存在安全隱患。

1.2 基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)公司現(xiàn)行的編碼器的實(shí)際運(yùn)行中存在的安全隱患，需要結(jié)合公司的實(shí)際情況，合理地對(duì)編碼器進(jìn)行創(chuàng)新與完善，建立基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，從而有效地提高位置檢測(cè)的水平，提高數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，針對(duì)數(shù)據(jù)異常，自動(dòng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)保護(hù)，并形成良好的反饋，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)警報(bào)，及時(shí)地通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，從而有效地提高公司的數(shù)據(jù)保護(hù)能力，降低各類安全隱患的發(fā)生，降低監(jiān)護(hù)的工作強(qiáng)度，提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。

1.3 可行性分析

針對(duì)位置檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)具體情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析制定各種故障發(fā)生時(shí)界定值，將數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)與界定值在動(dòng)作給定時(shí)進(jìn)行比較，判定變化是否正常從而判斷保護(hù)是否可靠，一旦出現(xiàn)異常，限制動(dòng)作進(jìn)行、報(bào)警提示并記錄數(shù)據(jù)異常變化數(shù)值，以提高單機(jī)位置保護(hù)可靠性并為故障判斷提供數(shù)據(jù)依據(jù)，使得基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)切實(shí)可行，能有應(yīng)用到公司的設(shè)備保護(hù)中，提高設(shè)備的運(yùn)行安全，降低安全隱患[1]。

2 基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

（1）基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)主要是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，針對(duì)不同的故障的類型，合理地對(duì)故障進(jìn)行分析，獲得各類故障的界定值，結(jié)合數(shù)據(jù)的趨勢(shì)變化。實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)變化與界定值之間的比較，由系統(tǒng)自動(dòng)完成保護(hù)動(dòng)作的判斷。PLC經(jīng)過(guò)邏輯處理轉(zhuǎn)化為位置數(shù)據(jù)后，由基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。如果系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，降低數(shù)據(jù)的損失，提高單機(jī)位置保護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)。并自動(dòng)地針對(duì)故障類型進(jìn)行判斷，并通過(guò)警報(bào)回饋的方式通知相關(guān)人員，減輕操作人員監(jiān)護(hù)工作強(qiáng)度，降低安全隱患的發(fā)生。（2）PLC是通過(guò)具有存儲(chǔ)功能的可編程的存儲(chǔ)器，能夠?qū)λ鎯?chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)算和運(yùn)算等操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)械設(shè)備的控制和生產(chǎn)，有效地實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的連接與控制。

3 保護(hù)PLC控制程序

通過(guò)對(duì)基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的分析，結(jié)合公司的實(shí)際情況，合理地對(duì)基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面以相對(duì)位置檢測(cè)中門式取料機(jī)行走偏斜編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)為例進(jìn)行分析，在取料機(jī)進(jìn)行行走操作的時(shí)候，會(huì)因?yàn)楣潭ㄍ群蛽闲酝鹊男凶咚俣炔町愋纬上鄬?duì)位移，通過(guò)編碼器檢測(cè)撓性腿和固定梁的偏斜夾角，檢測(cè)兩側(cè)行走腿位置差。實(shí)時(shí)給兩側(cè)行走變頻器不同的指令值，以保證行走的動(dòng)態(tài)同步。

3.1 斷軸保護(hù)

在正常運(yùn)行狀態(tài)，編碼器數(shù)據(jù)應(yīng)該連續(xù)漸變的，將編碼器傳動(dòng)脫開(kāi)卡死、設(shè)備及線路故障造成的數(shù)據(jù)固死情況定義為斷軸故障。首先，進(jìn)行界定值數(shù)據(jù)采集。門式取料機(jī)在行走運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)行走是不斷調(diào)節(jié)以達(dá)到同步的，偏斜數(shù)據(jù)是不斷變化的，通過(guò)脈沖觸發(fā)器，將脈沖前后編碼器數(shù)據(jù)賦值給兩個(gè)變量，求差得出檢測(cè)數(shù)據(jù)變化值為ROTARY_DATA變化。實(shí)際工況下，啟動(dòng)前期，調(diào)偏系統(tǒng)反饋實(shí)施到機(jī)械結(jié)構(gòu)需要一定反應(yīng)時(shí)間，設(shè)定為T延時(shí)，躲避此時(shí)間通過(guò)比較ROTARY_DATA變化最小值設(shè)定為界定值Cmin。行走過(guò)程中，通過(guò)不斷比較ROTARY_DATA變化與Cmin ，過(guò)程值小于界定值時(shí)，同時(shí)用ONS產(chǎn)生上升延脈沖并計(jì)數(shù)入計(jì)數(shù)器中。同時(shí)用完成狀態(tài)為報(bào)出故障并鎖存C_error，判定為斷軸故障。Check_Reset作為故障的復(fù)位指令連接外部的故障復(fù)位按鈕即可[1]。

3.2 超限保護(hù)

將因傳動(dòng)連接或設(shè)備問(wèn)題造成數(shù)據(jù)跳變情況定義為超限故障。進(jìn)行超限數(shù)據(jù)采集。將走行過(guò)程中，避開(kāi)啟動(dòng)、停止糾偏情況，ROTARY_DATA變化不斷比較得出最大界定值Cmax。行走過(guò)程中，通過(guò)不斷比較ROTARY_DATA變化與Cmax，過(guò)程值大于界定值時(shí)，判定為超限故障。

3.3 故障儲(chǔ)存

一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)在停機(jī)、報(bào)警的同時(shí)，將當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)變化值C變化存儲(chǔ)，方便故障判斷。其他位置檢測(cè)保護(hù)也是同樣，再根據(jù)各自運(yùn) 行特點(diǎn)和要求，進(jìn)行邏輯的調(diào)整和判定[2]。

4 結(jié)果

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建，由基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)際檢測(cè)調(diào)整各設(shè)定值，準(zhǔn)確檢測(cè)編碼器數(shù)據(jù)異常故障，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)和警報(bào)，促使相關(guān)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異常。基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，可以確保位置數(shù)據(jù)的保護(hù)的可靠性，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性與有效性。并根據(jù)各自運(yùn)行的特點(diǎn)和要求，進(jìn)行邏輯的調(diào)整和判斷，減輕操作人員監(jiān)護(hù)工作強(qiáng)度，避免故障隱患影響[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)介紹，了解基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的功能：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)可靠性，實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備運(yùn)行行程的效果。針對(duì)公司現(xiàn)行的編碼器運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，構(gòu)建符合公司情況的基于趨勢(shì)分析的編碼器數(shù)據(jù)保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，從而有效地提高數(shù)據(jù)編碼的真實(shí)性與可靠性，對(duì)實(shí)際檢測(cè)調(diào)整各設(shè)定值，準(zhǔn)確檢測(cè)編碼器數(shù)據(jù)異常故障，提升位置數(shù)據(jù)的保護(hù)的可靠性，確保公司的設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)公司的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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