起重机电气故障可视化策略剖析

张超

摘 要：起重设备已经成为在经济建设中发挥着重要的作用，起重机在社会生产的多个领域应用较为广泛，通过起重机可以帮助施工人员完成一些高空作业，其在为施工提供方便的同时也要做好起重机的故障防范与维修工作，起重机电气故障较为常见，为了能够积极应对起重机的电气故障，必须要采取有效的措施对其予以及时的处理。本文主要分析了起重机械设备电气故障可视化策略，以供参考和借鉴。

关键词：起重机；电气故障；可视化；电气控制系统

起重机在我国经济建设中发挥着重要作用，很多工程项目或者其他领域都离不开起重机，起重机的电气设备故障较为常见，随着时代的不断进步和发展，故障可视化已经开始应用于其中设备的维修中，通过可视化故障整顿系统可以有效的减少事故的产生，有效的提升系统的安全性，极大的保障了起重设备运行的可靠性。而，整体设备的控制系统比较复杂，外界环境会对其运行状态和相关参数造成一定的影响，同时，工作人员的操作习惯和连续工作时间也影响着电气设备，并且神经网络算法和模糊算法等还没有被有效应用于电气故障诊断中。因此，我国起重机电气故障可视化还有待进一步发展。

一、电气故障常见类型

在对起重机电气故障进行研究时，首先应该考虑怎样得到可视化所需的原始数据。现阶段，工业控制现场普遍使用的是PLC，它可以迅速适应恶劣环境，满足持久运行要求。因此，本文主要对 PLC 控制的相应的起重机电气系统产生的故障进行研究。

1 PLC 故障

起重机械的自动控制系统中，变频器发挥了非常重要的作用。首先，通过变频器的应用，可以利用DTC技术来对系统进行转矩调控，此时系统无需对发电机进行测速，也补需要光码盘的作用，就可以在零转速的状态下实现满转矩。这样一来，起重机械的自动控制系统可以利用较低的电流，来实现最大程度的转矩，从而更好的进行系统反馈。实践证明，在运用了变频器的起重机械系统中，可以实现比额定转矩高出200%的转矩效果，大大提升了电动机工作效率。其次，在起重机械系统中，变频器的应用可以使电动机实现磁通优化的效果，这样可以在很大程度上降低起重机械的运行噪声，也能够使系统更好的适应电动机负载所需要的要求，即系统利用变频器根据需求对电动机进行负载调节，从而提升电动机运行效率，最高可提升10%左右。第三，对建筑起重机械系统中变频器加装一定的滤波器能够更好的保证系统的运行稳定性，尤其是对电动机的绝缘件起到很好的保护作用。PLC 是控制系统的核心部分，其实际运行状态会对整个系统的有效运行产生直接的影响。PLC 故障包括硬件故障和软件故障。其中，硬件故障又包括输入模块故障和输出模块故障。这类故障是因系统运行时间较长而出现老化或操作不当引发的。在运行过程中，如果系统出现软件故障，可能会产生死循环或者出现停运问题。通常，该类故障是因所设计的程序不合理引起的，同时，也有可能是因偶然性故障（外界環境变化导致系统运行不稳定）引发的。此时，只需重新启动控制系统就可以了。

2 智能从站故障

智能从站故障主要包括变频器故障、系统远程分布模块故障。通常，智能从站具备一定的自我诊断能力和修复能力。一旦出现这类故障，相关维护人员必须按照厂家提供的手册开展故障排查和处理工作。

3 通信故障

通常，起重机工作现场均存在几台起重机一起工作的现象，外界环境十分复杂，相互之间产生的干扰非常大。如果通信电缆自身的屏蔽效果较差，就极易发生通信故障。同时，因网卡、插头或集线器等装置接触不良导致的通信故障也比较多。此外，设备质量问题以及兼容方面的问题也可能引发通信故障。

4 外部设备故障

外部设备主要包括制动器、继电器、接触器和传感器等。这些设备会对 PLC 的控制能力产生直接的影响。如果出现该类故障，在运行条件不断恶化的情况下，整个系统可能会瘫痪。这一故障是因设备使用时间较长或设备质量问题引起的。

二 可视化技术分析

1 可视化技术简介

可视化技术是指利用计算机图形学及图像处理技术将相应的数据转化为图形或者图像，同时通过屏幕将其显示出来，达到交互处理目的的一种技术。这种技术所涉及的学科领域非常广，有 CAD、图像处理技术以及计算机视觉领域、图形学等，因此它是一种多领域、多学科相互交叉的综合性技术。在我国计算机迅猛发展以及可视化研究逐渐深入的今天，可视化技术产生了不少新分支，其中包括知识可视化。通过采用这种技术，人们能够更加方便、直观地了解以往不能观测到的数据信息，同时利用其图形功能有效发掘其中潜在的各种隐患，这样就能够给运维人员提供比较方便的故障处理手段，显著提升故障维修效率和工作水平。

2 可视化方法

为了充分发挥 PLC 控制系统的实用价值，不仅应具备硬件设备和软件设备，同时还应存在人机交互的相应可视化界面，便于用户有效监测和查询。现阶段，比较常用的是具有显示功能的触摸屏技术，利用触摸屏能够对控制系统实际运行情况进行实时监测。如果出现故障，相关维护人员能利用触摸屏发送正确控制指令有效指导人工处理过程。因此，操作人员能够通过控制系统与人之间的信息交换界面对 PLC 控制系统有效输入相应的指令。这样，触摸屏就能够将控制信息及时反馈给用户。

当前，触摸屏和 PLC 制造厂商非常多，由于各个厂家生产的设备型号存在差异，因此，PLC 和 HMI 出现的兼容性问题也比较多。对于触摸屏点数和组态软件，均必须授权。这就提高了成本，显著缩小了触摸屏的使用范围。为此，能够通过Visual Basic 语言开发生产出的 OPCServer 客户应用完成 PLC 控制系统和 IPC 数据的传输，并且利用 Visual Basic 有效连接上位机中的可视化界面与 OPC 服务器的数据库，从而对故障进行实时监控。由于 Visual Basic 属于解释型语言，因此，它能够把高级语言编译为一种机器语言，从而使计算机可以直接识别。同时，Visual Basic 能够将已经设计完成的程序变为可执行文件（也就是.exe），摆脱 Visual Basic 环境，直接在 Windows 环境下运行，显著提升控制系统所具有的兼容性。通过以 Visual Basic 为基础的组态监控软件建立起重机电气故障可视化系统具有一定的可行性。

三 结束语

起重机电气故障诊断和维修效率会对机械实际运行效率产生直接的影响，怎样及时找出并有效排除起重机产生的电气故障，是各个企业面临的问题之一。电气故障可视化的实现可以有效提升起重机的安全性和作业效率，给起重机的持续、有效运转提供一定的保障。起重机对于整个社会经济建设都起到了重要的作用，起重机结构出现电气故障是比较常见，但是相关人员要对这种问题特别注意，要及时去修复这些故障，并对电气设备进行定期的检查，将所有的安全隐患都扼杀在摇篮，避免起重机结构受到严重的影响。

参考文献：

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