田 睿

（新疆理工學(xué)院，新疆 阿克蘇 843100）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，各產(chǎn)業(yè)朝著自動(dòng)化、智能化、信息化方向持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)機(jī)械也在不斷地發(fā)展，在國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展給予的幫扶政策下，各種農(nóng)機(jī)設(shè)備陸續(xù)地出現(xiàn)在市場(chǎng)上。異步電機(jī)設(shè)備由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定性高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備中。隨著農(nóng)機(jī)設(shè)備數(shù)量的不斷增加，異步電機(jī)在農(nóng)機(jī)上的應(yīng)用也越來(lái)越多，而農(nóng)機(jī)異步電機(jī)設(shè)備故障現(xiàn)象也隨之增加，給管理人員造成一定的困擾。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)異步電機(jī)電控系統(tǒng)故障的管理主要采取定期維護(hù)保養(yǎng)和故障發(fā)生后的報(bào)廢維修，但這種維修方式不僅影響農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的利用率，還會(huì)縮短異步電機(jī)的使用壽命，加大使用成本。同時(shí)，異步電機(jī)定期維修的啟停會(huì)加大能量消耗，浪費(fèi)資源。因此，需要更廣泛地應(yīng)用異步電機(jī)故障管理系統(tǒng)。異步電機(jī)故障管理系統(tǒng)是檢測(cè)異步電機(jī)故障問(wèn)題的重要手段，對(duì)管理和維修保養(yǎng)人員十分重要，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、傳輸故障數(shù)據(jù)，并報(bào)警提醒[1-2]。實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)水平是異步電機(jī)設(shè)備故障報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)，在此環(huán)境下，亟須開發(fā)一款農(nóng)機(jī)異步電機(jī)設(shè)備故障管理系統(tǒng)以協(xié)助設(shè)備管理人員的工作。

農(nóng)機(jī)異步電機(jī)故障管理系統(tǒng)是針對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備的廣大用戶開發(fā)的，對(duì)設(shè)備故障管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性有較高的要求。筆者設(shè)計(jì)開發(fā)了一款具有實(shí)時(shí)性的電控故障管理系統(tǒng)，利用異步電機(jī)故障監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，觀察異步電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，采集運(yùn)行數(shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后判斷電機(jī)的故障類型、故障原因和故障點(diǎn)所在的位置以及電機(jī)故障的嚴(yán)重程度[2]；再根據(jù)判斷結(jié)果，制訂一系列的維修保養(yǎng)計(jì)劃，減少異步電機(jī)設(shè)備的啟停次數(shù)，從而減少能源浪費(fèi)以及維修保養(yǎng)和使用成本。

1 管理系統(tǒng)方案

農(nóng)機(jī)異步電機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障維修管理系統(tǒng)是根據(jù)用戶的需求和維修管理人員的工作狀態(tài)開發(fā)的一款故障管理軟件，其開發(fā)應(yīng)滿足用戶的需要，在開發(fā)過(guò)程中需要調(diào)研使用者的需求。用戶界面需求如表1所示。

表1 用戶界面需求

故障管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)設(shè)備與管理系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通信，利用下位機(jī)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理、判斷和顯示，然后傳輸至上位機(jī)，采用PC機(jī)作為上位機(jī)接收下位機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)[3]。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)的故障類型、故障原因和故障點(diǎn)所在的位置以及電機(jī)故障的嚴(yán)重程度，并制訂相應(yīng)的維修管理計(jì)劃。

農(nóng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)故障維修管理系統(tǒng)是面向廣大用戶開發(fā)的，對(duì)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都要求較高，因此，針對(duì)故障管理系統(tǒng)的信息安全性進(jìn)行了設(shè)計(jì)。管理系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器采用TCP通信協(xié)議進(jìn)行連接，利用SSL協(xié)議進(jìn)行異步電機(jī)設(shè)備與故障管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，對(duì)公用的網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行加密。設(shè)備故障管理系統(tǒng)后臺(tái)通過(guò)防火墻等安全防護(hù)技術(shù)與外網(wǎng)進(jìn)行隔離，防止數(shù)據(jù)信息外泄[4-6]。軟件接口需求如表2所示。

表2 軟件接口需求

2 管理系統(tǒng)主界面

該系統(tǒng)的主界面具有不同模塊，可利用軟件按鈕切換各功能，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。各主模塊都有相對(duì)應(yīng)的功能子菜單。主界面用戶可以登錄查看管理系統(tǒng)的主頁(yè)信息，登錄后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)下載補(bǔ)丁進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。系統(tǒng)主界面的主要功能是調(diào)整單元中不同模塊的設(shè)定[7]。根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，可以分別開發(fā)出功能相對(duì)應(yīng)的按鈕，用于不同環(huán)境條件的輸入和輸出。管理系統(tǒng)主界面如圖1所示。

圖1 管理系統(tǒng)主界面

3 管理系統(tǒng)模塊設(shè)置

3.1 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊主要包括設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備維修、電源操作等功能，用戶可以根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，進(jìn)入設(shè)備運(yùn)行界面，查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備管理模塊如圖2所示。設(shè)備運(yùn)行界面中包含設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行電壓、故障報(bào)警、開關(guān)控制等功能。

圖2 設(shè)備管理模塊

用戶在使用系統(tǒng)的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行系統(tǒng)操作，如設(shè)備出現(xiàn)故障，用戶可通過(guò)觀察相關(guān)參數(shù)判斷故障位置，利用設(shè)備報(bào)修模塊進(jìn)行報(bào)修。為了便于用戶的操作，用戶點(diǎn)擊設(shè)備報(bào)修操作指令時(shí)可以對(duì)設(shè)備報(bào)修功能選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)置，可調(diào)整系統(tǒng)日常運(yùn)行的數(shù)據(jù)。

此設(shè)備管理模塊中還包括電源操作功能，點(diǎn)擊電源操作按鈕，進(jìn)入電源操作界面，用戶可以看到多個(gè)電源操作設(shè)置，電源參數(shù)如下。

1）切入電源：70 V。

2）浮充電源：54.3 V。

3）過(guò)充保護(hù)：59.5 V。

4）過(guò)充恢復(fù)：58 V。

5）過(guò)放保護(hù)：45.6 V。

6）過(guò)放恢復(fù)：49.2 V。

7）蓄電池容量：300 Ah。

8）均充時(shí)間：4 h。

9）均充周期：30 d。

10）最大充電電流：45 A。

11）溫度補(bǔ)償：3.5 mV/℃。

12）過(guò)壓保護(hù)：59.5 V。

13）過(guò)壓恢復(fù)：58 A。

14）負(fù)載電流：50 A。

3.2 電氣控制管理模塊

3.2.1 電壓控制

此界面主要是對(duì)電氣控制系統(tǒng)故障的電壓參數(shù)進(jìn)行控制，點(diǎn)擊電壓控制按鈕可進(jìn)入對(duì)應(yīng)功能界面中，其中主要包括各電壓參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)。用戶可根據(jù)實(shí)際情況觀察不同的電壓參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行故障分析。系統(tǒng)信息如下。

1）總電壓：300 V。

2）總電流：120 A。

3）平均溫度：80 ℃。

4）芯片溫度：80 ℃。

5）循環(huán)次數(shù)：90次。

3.2.2 對(duì)接控制

電氣系統(tǒng)故障維修管理系統(tǒng)對(duì)接控制界面主要是用于對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置，點(diǎn)擊對(duì)接控制按鈕進(jìn)入相應(yīng)的功能界面，其中包含第一時(shí)段、第二時(shí)段和第三時(shí)段的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間以及運(yùn)行時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，用戶可以根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)對(duì)接控制界面詳細(xì)觀察設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，為故障分析判斷提供有力的依據(jù)。對(duì)接控制模塊界面如圖3所示，對(duì)接控制參數(shù)如下。

圖3 對(duì)接控制模塊

1）第一時(shí)段：開始時(shí)間1時(shí)3分；結(jié)束時(shí)間2時(shí)1分。

2）第二時(shí)段：開始時(shí)間1時(shí)3分；結(jié)束時(shí)間2時(shí)1分。

3）第三時(shí)段：開始時(shí)間1時(shí)3分；結(jié)束時(shí)間2時(shí)1分。

4）運(yùn)行時(shí)間13秒。

5）停止時(shí)間10秒。

3.2.3 參數(shù)控制

參數(shù)控制界面主要是對(duì)電氣控制系統(tǒng)故障管理系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行控制，點(diǎn)擊控制按鈕進(jìn)入對(duì)應(yīng)功能界面，其中主要包括各系統(tǒng)參數(shù)的參數(shù)控制。用戶可根據(jù)實(shí)際情況，觀察設(shè)備的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行故障分析。系統(tǒng)參數(shù)主要包括下列幾項(xiàng)。

1）設(shè)定溫度（℃）：48。

2）運(yùn)行開始時(shí)間（hh:mm）：07:00。

3）運(yùn)行結(jié)束時(shí)間（hh:mm）：09:00。

4）多組控制開始時(shí)間（hh:mm）：07:00。

5）多組控制結(jié)束時(shí)間（hh:mm）：09:00。

6）分乳化控制開始時(shí)間（hh:mm）：07:00。

7）分乳化控制結(jié)束時(shí)間（hh:mm）：09:00。

3.2.4 控制設(shè)置

控制設(shè)置界面主要包含兩種功能，自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，點(diǎn)擊控制設(shè)置按鈕進(jìn)入界面，系統(tǒng)顯示：自動(dòng)運(yùn)行中，用戶可以通過(guò)手動(dòng)操作按鈕切換手動(dòng)操作?？刂圃O(shè)置界面的工作狀態(tài)欄主要包括多組控制、光電開關(guān)、分乳化控制、溫度差等功能，如圖4所示。

圖4 控制設(shè)置模塊

3.3 智能管理模塊

3.3.1 個(gè)性化設(shè)置

通過(guò)“個(gè)性化參數(shù)”界面設(shè)置，可由用戶在顯示方面進(jìn)行系統(tǒng)定制。該功能主要是針對(duì)跟蹤窗口的個(gè)性化設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)跟蹤模式和顏色的自定義。具體如圖5所示。

圖5 個(gè)性化設(shè)置模塊

跟蹤顏色：跟蹤窗口中，各種不同顯示元素的顏色可以分別配置。

1）G00指令顏色：該顏色指顯示G00指令軌跡所用的顏色。

2）G01指令顏色：該顏色指顯示G01指令軌跡所用的顏色。

3）G02指令顏色：該顏色指顯示G02指令軌跡所用的顏色。

4）G03指令顏色：該顏色指顯示G03指令軌跡所用的顏色。

5）背景顏色：跟蹤窗口的背景顏色，這里有兩種顏色，用戶可以定制不同的顏色，實(shí)現(xiàn)兩種顏色之間的漸變。

6）坐標(biāo)顏色：該顏色指的是界面中繪制示意坐標(biāo)系的顏色。

如果選擇的顏色是透明，則隱藏相應(yīng)的指令軌跡。因此，把背景設(shè)置成透明則會(huì)造成視覺混亂，往往會(huì)導(dǎo)致窗口不能被正確地刷新。

3.3.2 微調(diào)控制

如圖6所示，是電氣控制故障管理系統(tǒng)的微調(diào)控制模塊界面。點(diǎn)擊微調(diào)控制按鈕，進(jìn)入微調(diào)控制界面，用戶可以通過(guò)此界面查看各微調(diào)參數(shù)，并進(jìn)行微調(diào)操作。

圖6 微調(diào)控制模塊

1）累計(jì)微調(diào)量：X軸為0；Y軸為0；Z軸為0。

2）控制面板：操作按鈕。

4 結(jié)語(yǔ)

在農(nóng)機(jī)異步電機(jī)設(shè)備故障現(xiàn)象不斷增加的情況下，筆者設(shè)計(jì)開發(fā)了一款農(nóng)機(jī)異步電機(jī)設(shè)備故障管理系統(tǒng)，用于協(xié)助設(shè)備管理人員工作。利用異步電機(jī)故障監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可觀察異步電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，采集運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，從而判斷電機(jī)的故障類型、故障原因和故障點(diǎn)所在的位置以及電機(jī)故障的嚴(yán)重程度[8-14]。筆者介紹了設(shè)計(jì)的系統(tǒng)各功能模塊及它們相應(yīng)的作用，對(duì)故障管理系統(tǒng)作出系統(tǒng)性功能需求分析、系統(tǒng)角色分析、數(shù)據(jù)采集需求分析等，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控異步電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，便于管理人員維修保養(yǎng)異步電機(jī)設(shè)備。