翻车机电气故障诊断监控系统开发与应用

李鹏华

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜　271104）

翻车机电气故障诊断监控系统开发与应用

李鹏华

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜271104）

针对莱钢炼铁厂翻车机电气控制系统故障率高、处理难度大、影响生产时间长等问题，从翻车机的运行流程和设备、元器件间的逻辑、联锁条件入手，开发应用了翻车机电气故障诊断监控系统，通过画面逻辑程序对设备状态的监测，实现对设备故障的智能判断，处理同类故障时间缩短70%，降低了设备故障率。

翻车机；电气故障；诊断；监控系统；故障率

1　前言

莱钢炼铁厂银南原料翻车机为2005年投产时使用的FZ15-100型转子式翻车机，是火车车皮翻卸的大型机械，承担265 m2烧结机80%以上原燃料翻卸工作，设备的稳定与否关系着整个生产线的组织。该翻车机采用西门子S7-300系列，网络通讯方式为MPI通讯方式，传输速率较慢，上位机仅供操作人员使用，无维修使用的工程师站，不利于对翻车机外部各种信号及时有效监控；且翻车机系统涉及300余个数字量输入、输出点，控制回路上各连接点分布比较分散，一旦翻车机某个部件不能正常工作，故障点难判断；要求检修人员具有较强的电路分析、计算机操作、网络通信等技术能力，否则易出现误判断，造成维修时间过长，影响生产。为此，开发了翻车机电气故障诊断监控系统

2　翻车机主要设备及控制系统构成

1）翻车机系统由翻车机本体、重车调车机、迁车台、空车调车机4大部套组成，通过PLC集中控制，将其连为一个有机的整体，现场的传感器把运行情况传给PLC，PLC经过相应的处理再发出对应的控制指令，实现对现场设备的控制。

2）控制系统包括集控台1个，程控柜2个（程控柜内主要有可编程序控制器和控制电源开关），重调机控制柜3个，翻车机控制柜2个，迁车台控制柜1个，空调机控制柜1个，其他配套接线箱、控制箱等和CRT监控系统等，其系统流程见图1。

图1　控制系统流程

现场传感器采集和传递各种保护信号、各种设备的运行状态和回答信号，现场执行器件是二次线中的中间继电器、接触器、电磁阀等，可编程控制器采用西门子S7-300 PLC系列，控制站中央处理器S7315-2DP，通过远程I/O主站处理器IM360和远程I/0从站适配器IM361带两个远程站。

3　监控系统开发与应用

3.1系统硬件配置

在硬件方面，在西门子系统主机架上加通讯模块CP，在PLC柜内加交换机，使用2台最新上位机替换老旧单台上位机，使用TCP/IP方式分别连接通讯模块与交换机，交换机再与2台上位机连接，读取即时数据，实现数据采集，形成操作员站与工程师站互补，操作监控与维修监控同步进行。同时，把MPI采集数据库改为TCP/IP采集数据库。

3.2系统开发

3.2.1工艺流程梳理与功能分割

按照翻车机系统工艺流程、结构示意制作了重调机故障诊断显示画面、翻车机故障诊断显示画面、迁车台故障诊断显示画面、空调故障诊断显示画面。每个监控画面又将关键的连锁条件进行梳理，并根据连锁条件的顺序确定画面电路顺序。

3.2.2制作电气故障诊断监控画面

利用翻车机系统原有的PLC作为数据源，在新增设的上位机上，制作电路监控画面，将翻车机各系统按照流程、结构示意的形式显示在画面上，并且将电器元件、电路的通断以不同的颜色表现出来，一旦出现故障，颜色将发生变化，使故障判断一目了然，如图2所示。

图2　翻车机故障诊断显示画面

3.2.3系统功能

翻车机电气故障诊断监控系统不增加现场设备，不改变原有PLC程序，在操作界面上创建故障诊断画面，利用流程、结构示意等充分表现设备的关联，对现场监测元器件状态的诊断，把关键点状态反映出来，明确故障出现的导向性，使得操作人员和检修人员也可通过画面快速判断故障，及时有效发现问题，防止故障的扩大和预防事故的发生，实用性强，直接指导检修人员进行消缺，且系统具有开放性，可将生产中发现的新问题补充到系统中。

3.3系统应用

根据工艺流程，该系统分为4个子故障诊断监控系统，以翻车机故障诊断显示画面为例进行应用。翻车机本体主要包括压车、靠车、正翻、回翻、松靠、松压等6大顺序系统动作，各系统动作又受外部监测条件的限制，所有条件满足，横向对应区域“信号灯”为绿色，否则为红色。这样根据工艺流程划分，可以明确故障出现的导向性，提高故障诊断的效率。如当“压车”故障，画面横向对应区域“信号灯”圆形信号以红色显示，“条件”区域会提示故障点（“后钩开到位”方块为红色信号），进而查找现场相应监测点有无故障。再如当“松靠”对应“条件”区域信号全为绿色，则对应“信号灯”圆形信号以绿色显示，表示松靠动作正常无故障。

3.4系统功能完善

翻车机发生故障时，各继电器的动作速度较快，靠人去观察无法准确地捕捉，而且在夜间发生故障时，操作人员无法准确、及时的反应故障的现象和处理过程。因此，增加开关量的历史趋势，通过各继电器故障时的运行状态，能够及时准确的诊断软故障。目前该系统仅增加个别关键点开关量历史趋势，部分设备的运行状态有待去完善。

总结翻车机遇到常见故障及具体问题的对应解决方法，以便在遇到故障时参考对照，便于检修。

4　结语

该电气故障诊断监控系统自2015年10月投入运行至今，系统运行稳定，通过画面逻辑程序对设备状态的监测，实现对设备故障的智能判断，处理同类故障时间缩短70%，协调人员次数减少50%，节省了人力物力，降低了故障率，从而达到预防翻车机故障发生和提高检修效率的目的。

［1］张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用［M］.北京:人民邮电出版社，2007.

Abstrraacctt::For the dumper electrical control system has problems of high failure rate，processing difficulty，longer time affecting the production in the laiwu steel plant，the operation process and equipment，tipper components between logic and interlock conditions were analyzed.The car dumper with the electrical fault diagnosis monitoring system was developed.By monitoring the device status through picture logic program，intelligent fault judgment was achieved，the processing time of 70%similar failures was shorten and the failure rate was reduced.

Key worrddss::electrical dumper；electrical fault；diagnosis；monitoring system；failure rate

Development and Application of Fault Diagnosis and Monitoring System for Electrical Dumper

LI Penghua
（The Ironmaking Plant of of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TP277.3

B

1004-4620（2016）05-0059-02

2016-06-12

李鹏华，男，1982年生，2006年毕业于山东科技大学计算机科学与技术专业。现为山钢股份莱芜分公司炼铁厂工程师，从事电气自动化技术管理工作。