李秀芳，王紅霞

（1．河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州，450016；2河南中煙技術中心，河南鄭州，450016）

煙機電子系統(tǒng)故障預測與健康管理技術研究

李秀芳1，王紅霞2

（1．河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州，450016；2河南中煙技術中心，河南鄭州，450016）

隨著設備的自動化程度的提高，煙機設備的智能化程度也得到了大幅提升，設備上PCB板的廣泛應用，使得對煙機電子系統(tǒng)的故障進行預測和管理成為勢在必行的任務，這樣既提高設備的使用壽命和減少運維費用支出，通過不同的渠道對設備運行數(shù)據(jù)進行分析運用，運用一定的算法進行人工智能分析，指導設備的運維，促進煙機設備的發(fā)展和健康管理。

電子系統(tǒng)；人工智能；健康管理

0 引言

隨著設備管理水平的提升，兩化融合的深入推進，信息化帶動了工業(yè)化，工業(yè)化也促進信息化的使用，煙草行業(yè)的發(fā)展也充分體現(xiàn)了這一點，據(jù)統(tǒng)計僅電子系統(tǒng)故障就占設備運行總故障的40%，而且電子系統(tǒng)故障容易突發(fā)，查找起來費時，如果生產(chǎn)正在運行，其突然停車造成的浪費將是巨大的，所以對煙機電子系統(tǒng)進行故障預測與健康管理技術研究很重要。結合企業(yè)的實際情況，充分運用信息化技術，從三個層面進行數(shù)據(jù)處理研究。

1 故障預測與健康管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法

在航空和軍事設備上，故障預測和健康管理很大一部分由傳感器和監(jiān)測裝置提供數(shù)據(jù)支持，還會有一部分機內(nèi)自測數(shù)據(jù)等等。但是在國家提倡兩化融合的大方向后，煙草行業(yè)的信息化推進也加快了步伐，結合企業(yè)自身情況，煙機電子系統(tǒng)故障預測與健康管理從以下四個方面進行設計。

1.1 基于電子電路維修儀的故障預測和健康管理

電子電路維修儀配合計算機來使用，這樣能彌補人工維修能力的不足，可以不要圖紙和未知電路板原理的情況下進行測試判斷故障點。一種快速方式就是在系統(tǒng)中建立一個完好的電子元器件或一塊完好的PCB板的典型數(shù)據(jù)或曲線，曲線在計算機中是以電路板為單位存放的。比如V-I曲線分析測試，這種測試功能是建立于模擬特征分析技術上。可用于模擬（A）、數(shù)字（D）及各種專用器件、可編程器件以及大規(guī)模、超大規(guī)模器件上。如74LS373曲線比較出現(xiàn)差異，確定故障點是3腳，如圖1所示。

圖1 74LS373V-I曲線分析測試曲線比較圖

使用測試儀進行此項測試十分簡單。只需用探棒點到好板子上的元件管腳上，或者用測試夾夾在器件上，測試儀就能自動把該結點的特征曲線提取出來，顯示在計算機屏幕上，最后存入計算機中。通過同樣簡單的操作，可以將庫中的曲線和新測到的曲線在屏幕上同時顯示出來。比較兩者之差異就能發(fā)現(xiàn)故障。

另一種就是標準庫里沒有相應的波形及特征參數(shù)時，也可以進行管腳測試，找到故障點。

所有對象的故障情況都被保存在知識庫里，經(jīng)推理機邏輯計算后，由專家系統(tǒng)給出健康管理診斷意見，形成維修、庫存等管理意見。目前企業(yè)存在的可進行的種類也很多，比如壓力測試、各種變送器、各種流量計、各種溫度儀、水分儀、PLC各種模塊等等，用途非常廣泛，效益非常明顯。

1.2 基于設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)的故障預測和健康管理

結合現(xiàn)有的設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，充分利用設備全過程管理中的一些典型數(shù)據(jù)，直接接口取數(shù)據(jù)建立故障庫，故障庫的設計如圖2所示。

圖2 故障庫的建立步驟框圖

故障庫定期導出進入健康管理系統(tǒng)的知識庫，經(jīng)推理機邏輯計算后，由專家系統(tǒng)給出健康管理診斷意見，形成維修、庫存等管理意見。

1.3 基于設備三級點檢系統(tǒng)的故障預測和健康管理

對于已經(jīng)推行了三級點檢的設備管理模式，充分利用信息融合，系統(tǒng)接口后高效率把各自的信息綜合起來，以便于對電子系統(tǒng)狀態(tài)的確定獲得更為準確的結論。

首先對設備進行勘查，確定監(jiān)測對象，并建立監(jiān)測計劃和周期、標準。目前點檢系統(tǒng)分日常點檢、專業(yè)點檢、精密點檢，涉及到的內(nèi)容有振動、溫度、速度等。

這些設備運行特征值按一定周期進行檢測，兩個系統(tǒng)對接后，數(shù)據(jù)進行預處理后進行推理，有專家系統(tǒng)給出結論和健康管理意見。

1.4 基于現(xiàn)場總線控制的設備監(jiān)控系統(tǒng)的故障預測和健康管理

企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場已經(jīng)進步到一網(wǎng)到底的階段，那么在基于最新的PROFINET網(wǎng)絡技術和支持該技術的硬件產(chǎn)品，底層設備控制網(wǎng)、集中監(jiān)控網(wǎng)、生產(chǎn)管理網(wǎng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡層的統(tǒng)一，上層可通過TCP/IP協(xié)議直接訪問和診斷底層I/O設備，設備的運行參數(shù)可根據(jù)需要上傳到監(jiān)控層，信息發(fā)布后為上層所用，只要解決接口問題就行，目前可通過OPC接口協(xié)議解決，獲取電子系統(tǒng)本身就具有的功能和特點，對那些能在一定程度上反映出系統(tǒng)性能的特征參數(shù)，進行必要的監(jiān)測措施，獲取的參數(shù)進行預處理，針對預處理后的數(shù)據(jù)，進行各種有效分析運用，經(jīng)推理機、專家系統(tǒng)對電子系統(tǒng)的各種故障作出預測，然后做出健康管理決策。

2 結論

目前電子設備由于其自身的特性和環(huán)境因素等復雜條件的限制，一些傳統(tǒng)的維修方法在兩化融合的今天不再適應，所以充分利用現(xiàn)有的各種渠道的資料，省掉了人工統(tǒng)計分析的繁瑣，體現(xiàn)了智能化、高校故障定位并提出維修指導意見，降低故障停機率，節(jié)約維修費用，實現(xiàn)設備電子系統(tǒng)的故障預測與健康管理。

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Research on fault prediction and health management technology of flue gas turbine electronic system

Li Xiufang1,Wang Hongxia2
(1.Henan tobacco leaf production center,Zhengzhou Henan,450016;2.Henan tobacco technology center,Zhengzhou Henan,450016)

with the increasing degree of automation equipment, intelligent machine equipment has been greatly improved, widely used equipment on the PCB board, the failure of the tobacco electronic system for prediction and management has become imperative task, so as to improve the service life of equipment and reduce maintenance costs, equipment operation data by analyzing through different channels, using some algorithm of artificial intelligence analysis, equipment operation and maintenance instruction, promote the development of the machine equipment and health management

electronic systems; artificial intelligence; health management

李秀芳（1973－），女，高級工程師，主要從事設備管理工作。研究方向：煙草設備管理、工業(yè)自動化技術應用。