裁断机实时监控与故障诊断的实践分析

钱尼建

摘 要：裁断机作为在轮胎等皮革裁剪过程中广泛采用的机械设备，对此机械设备运行情况的实时监控与故障诊断显得尤为重要。通过对裁断机进行实时监控与故障诊断可以提高设备的实用性以及可靠性，为记录设备的生产状态提供方便。本文将就裁断机的工作原理进行解析，并就如何对裁断机进行实时监控与故障诊断提一些意见和建议。

关键词：裁断机;实时监控与故障诊断;实践分析

1 引言

当前信息技术的发展为裁断机的广泛应用提供了多种方式。而裁断机作为传统的皮革裁剪设备，对皮革裁剪精度以及轮胎生产效率的提高有着重要作用，因此，对裁断机的实时监控与故障诊断将在一定程度上确保设备的正常运行。接下来将深入研究裁断机的工作原理，并就如何进行裁断机的实时监控与故障诊断介绍几种方式或方法，为促进裁断机的安全运行尽绵薄之力。

2 裁断机的工作原理

如图1所示，其为裁断机马达与液压泵原理示意图。裁断机主要通过液压传动与液压控制的方式进行工作，以液压油作为工作介质，通过液压泵产生巨大的压力，将动力元件所产生的机械能转化为液压油所具有的压力能，再通过通断式或逻辑式液压控制元件对裁断的角度与精度进行控制，最后借助油缸或者马达将液压油的压力能再次转化为机械能，从而带动负载上的刀片进行直线或回转运动，以完成轮胎等皮革裁断工作。

裁断机液压控制系统是保证皮革裁断的精度与效率的核心部件，包括动力元件、控制元件以及执行元件等部件。此系统工作原理与液压传动原理基本相同，但其特别之处在于具有反馈装置，可以在液压泵以及马达工作过程中的运行情况及时地反馈给计算机设备，主要是执行元件的输出量、如轮胎或皮革的位移、速度以及承受压力等参数，将此类参数与轮胎裁断前的输入量进行比较，按照有关部门的要求保证输入量与输出量之间的偏差保持恒定，以满足皮革裁断的精度。

对液压传动系统来说，通常采用通断式或逻辑式控制元件。此系统可以通过控制刀片的进给量以及变换方向来提高皮革裁断的精度以及方向。由于液压控制系统是由电气线路进行控制。因此其具有较高的操作精度与响应速度，但执行元件的输出量，如元件所承受的压力与进给量在不停地变化，这也对裁断机的控制过程提出了更高的要求。一般裁断机采用比例控制的方式，将通断式以及逻辑式控制元件的优点进行整合，既可以提高效率，也可以保护生产环境[1]。

3 如何更好地进行裁断机的实时监控与故障诊断

裁断机可以通过对轮胎等皮革进行处理为后续的轮胎深层加工提供重要的原材料。其处理主要包括对轮胎的帘布进行导开、裁切以及修边等环节。但由于裁断机内部既有传感检测以及气动控制等控制系统，还有伺服系统以及变频系统等调度系统。因此裁断机的运行是一个较为复杂的过程，对裁断机的运行过程进行实时监控可以及时地了解轮胎帘布的进给量以及刀片裁切的精度等数据，记录裁断机单位时间内的工作量，对裁断机的工作状态进行实时的反映，对裁断机进行实时监控可以提高机械设备的实用性与安全性。而在裁断机的工作过程中，由于此机械设备所涉及的环节较多，容易因为人为失误或者线路老化等原因导致裁断机出现故障，不仅会影响裁断机的工作效率，甚至会由于刀片断裂飞出而影响操作人员的生命安全。因此，对裁断机进行及时的故障诊断对其能否正常运行以及保护操作人员的人身安全有着重要的作用。检修人员需要对裁断机的各个部位进行定时的检修，对运行时的工件进给量以及输出量进行详细的检查，若在检修过程中发现设备运行不够正常，则需要根据运行数据对其所产生的故障进行诊断。接下来将分别从裁断机的实时监控以及故障诊断两个方面进行分析。

3.1 对裁断机的实时监控

对裁断机的实时监控应当在机器工作开始时一同进行，对现阶段的裁断机来说，其一般采用Fischer带束裁断的方式，此类裁断方式可以最大限度地保证轮胎帘布裁断的质量，且抓地力好、束层刺破率低，而用于Fischer带束裁断以及纤维帘布直裁的仪器是GC-MSMS ，即安捷伦7000C+7890B，超高液相是waters。实时监控系统由智能APP、控制服务器、智能云端、中心处理系统、图像传感器、数据存储、数据通信、数据采集以及PC管理端等部分组成，其中，中心处理系统是实时监控系统的核心部分，主要由IPC+PLC组成，负责协调数据采集、数据存储以及数据通信等各个模块的运行情况，IPC即工控机，主要负责裁断机各个部分运行情况的检测及生产数据的记录与存储，PLC则负责数据采集以及数据通信等模块的控制工作，保证数据采集及通信过程的精准程度，在裁断机的伺服系统与变频系统上安装图像传感器，将二者的运行情况通过图像生动形象地表示出来，而对裁断机的数据分析主要依赖PID控制算法，其主要模式为比例+积分+微分控制：

对于大型的裁断机来说，机械设备内部电气线路布局较为复杂，运行环节繁多，因此需要实时监控系统有较高的数据传输效率。所以，需要将PLC处理器与数据采集、数据存储以及数据通信放置在一个数据处理平台。这样一来，可以使裁断机各部分的运行数据及时地传递给中心处理系统，再通过中心处理系统的协調处理，将动力装置的输出电压、控制模块中工件进给量以及刀片裁切的精度等数据快速准确地传递给智能云端或智能APP，以供操作人员对裁断机运行情况进行了解与研究，并对裁断机可能出现的问题进行预估，以便对裁断机的整体工作性能做出准确的评估，便于下一步的生产安排[2]。

3.2 对裁断机的故障诊断

除了对裁断机的实时监控之外，对裁断机的故障诊断也是此机械设备运行过程中的重要组成部分。此过程需要在裁断机运行不正常的情况下进行。通过故障诊断，一方面可以进一步确定故障的性质、程度、类别、部位、原因以及发展趋势等，为下一步的预报、控制、调整以及维护提供精确的参考标准。另一方面则可以为今后裁断机的故障诊断积累经验，针对不同的故障类型及程度选择合适的解决办法。裁断机故障一般分为电气故障、机械故障以及油路故障三种。一般来说，电路故障主要有力矩电机故障所导致的接头露丝以及帘布翘头等现象，使得轮胎帘布修边不符合标准，机械故障则有对中传感器松动以及接头机接头轮位置不正等现象，使得轮胎帘布接头劈缝或者拼接错边。而油路故障则多体现在动力装置供给不足以及刀片切割深度与速率不符合要求等方面，对不同的故障类型来说，需要采用不同的方法。以裁断机产生噪声过高为例，此现象产生的原因主要有液压油不足或粘度较高、方向阀失灵以及机械部分故障等。检修人员在进行故障诊断时，首先应当检查油箱内的油量以及油的粘度，若油量不足则需要输入液压油，并做好过滤器的清洗等工作，以防油箱内吸入空气。若液压油粘度过高，则需要及时更换液压油。其次，检修人员需要对方向阀的磨损情况进行检查，若其磨损较为严重，则需要对电磁阀的阀芯进行清洗或对方向阀损坏的部位进行更换。最后，检修人员需要对机械设施连接处进行检查，特别是对二者之间的润滑程度，要根据轮胎帘布裁切的要求对其进行检测，若润滑程度不够，则需要向其涂抹适量的润滑油，以保证降低噪声。

通过对裁断机各个部位的故障检查与诊断，可以有效地降低裁断机出现故障的几率，并为后续裁断机的维修提供方便[3]。

4 总结

对裁断机的实时监控与故障诊断是其得以安全运行的重要保障。裁断机作为轮胎帘布裁切过程中所使用的重要机械设备，对轮胎帘布的裁切精度以及工作效率有着重要的作用。检修人员应当充分贯彻企业对于裁断机运行情况的各类规定，利用网络技术建立实时监控系统，并定时对裁断机进行故障诊断，通过实时监控与故障诊断积累自身经验，从而在裁断机的后续发展中发挥应有的作用。

参考文献：

[1]杨世凤，章对磊，杨烨，et al.裁断机实时监控与故障诊断专家系统[J].自动化与仪表，2014，29（11）：8-11.

[2]范世强，吴诗清.90°钢丝帘布裁断机拼接改造实例分析[J].橡塑技术与装备，2015（13）：59-61.

[3]李立苗，欧哲学，余乐.钢丝帘布裁断机减速机外置过滤吸附装置：CN104481976A[P]. 2015.