农机异步电机电控系统故障维修管理系统*

田 睿

（新疆理工学院，新疆 阿克苏 843100）

0 引言

随着时代的发展，科学技术的不断进步，全球经济进入一个崭新的时代，各产业朝着自动化、智能化、信息化方向持续发展。农业机械也在不断地发展，在国家对农业机械发展给予的帮扶政策下，各种农机设备陆续地出现在市场上。异步电机设备由于结构简单、成本低、稳定性高、安全可靠等优点，广泛应用于各行各业的机械设备中。随着农机设备数量的不断增加，异步电机在农机上的应用也越来越多，而农机异步电机设备故障现象也随之增加，给管理人员造成一定的困扰。目前，国内对异步电机电控系统故障的管理主要采取定期维护保养和故障发生后的报废维修，但这种维修方式不仅影响农业机械设备的利用率，还会缩短异步电机的使用寿命，加大使用成本。同时，异步电机定期维修的启停会加大能量消耗，浪费资源。因此，需要更广泛地应用异步电机故障管理系统。异步电机故障管理系统是检测异步电机故障问题的重要手段，对管理和维修保养人员十分重要，可以实时监测设备运行状态、传输故障数据，并报警提醒[1-2]。实时性监测水平是异步电机设备故障报警系统的一个重要指标，在此环境下，亟须开发一款农机异步电机设备故障管理系统以协助设备管理人员的工作。

农机异步电机故障管理系统是针对农机设备的广大用户开发的，对设备故障管理系统的稳定性和数据的安全性有较高的要求。笔者设计开发了一款具有实时性的电控故障管理系统，利用异步电机故障监测管理系统对电机进行在线监测，观察异步电机的实时运行状态，采集运行数据；通过对采集到的数据进行统计分析后判断电机的故障类型、故障原因和故障点所在的位置以及电机故障的严重程度[2]；再根据判断结果，制订一系列的维修保养计划，减少异步电机设备的启停次数，从而减少能源浪费以及维修保养和使用成本。

1 管理系统方案

农机异步电机电气控制系统故障维修管理系统是根据用户的需求和维修管理人员的工作状态开发的一款故障管理软件，其开发应满足用户的需要，在开发过程中需要调研使用者的需求。用户界面需求如表1所示。

表1 用户界面需求

故障管理系统可以实现异步电机设备与管理系统之间的实时通信，利用下位机采集设备运行状态的数据并进行处理、判断和显示，然后传输至上位机，采用PC机作为上位机接收下位机传输的数据信号[3]。根据采集的数据，判断电机的故障类型、故障原因和故障点所在的位置以及电机故障的严重程度，并制订相应的维修管理计划。

农机异步电动机电气控制系统故障维修管理系统是面向广大用户开发的，对系统的安全性和稳定性都要求较高，因此，针对故障管理系统的信息安全性进行了设计。管理系统客户端和服务器采用TCP通信协议进行连接，利用SSL协议进行异步电机设备与故障管理系统之间的数据交换，对公用的网络用户进行加密。设备故障管理系统后台通过防火墙等安全防护技术与外网进行隔离，防止数据信息外泄[4-6]。软件接口需求如表2所示。

表2 软件接口需求

2 管理系统主界面

该系统的主界面具有不同模块，可利用软件按钮切换各功能，进行实时监测。各主模块都有相对应的功能子菜单。主界面用户可以登录查看管理系统的主页信息，登录后系统会自动下载补丁进行系统升级。系统主界面的主要功能是调整单元中不同模块的设定[7]。根据所要实现的功能，可以分别开发出功能相对应的按钮，用于不同环境条件的输入和输出。管理系统主界面如图1所示。

图1 管理系统主界面

3 管理系统模块设置

3.1 设备管理模块

设备管理模块主要包括设备运行、设备维修、电源操作等功能，用户可以根据设备的实际情况，进入设备运行界面，查看设备的运行状态。设备管理模块如图2所示。设备运行界面中包含设备运行状态、运行电压、故障报警、开关控制等功能。

图2 设备管理模块

用户在使用系统的过程中可以根据实际需求进行系统操作，如设备出现故障，用户可通过观察相关参数判断故障位置，利用设备报修模块进行报修。为了便于用户的操作，用户点击设备报修操作指令时可以对设备报修功能选项进行设置，通过对系统的相关设置，可调整系统日常运行的数据。

此设备管理模块中还包括电源操作功能，点击电源操作按钮，进入电源操作界面，用户可以看到多个电源操作设置，电源参数如下。

1）切入电源：70 V。

2）浮充电源：54.3 V。

3）过充保护：59.5 V。

4）过充恢复：58 V。

5）过放保护：45.6 V。

6）过放恢复：49.2 V。

7）蓄电池容量：300 Ah。

8）均充时间：4 h。

9）均充周期：30 d。

10）最大充电电流：45 A。

11）温度补偿：3.5 mV/℃。

12）过压保护：59.5 V。

13）过压恢复：58 A。

14）负载电流：50 A。

3.2 电气控制管理模块

3.2.1 电压控制

此界面主要是对电气控制系统故障的电压参数进行控制，点击电压控制按钮可进入对应功能界面中，其中主要包括各电压参数和系统参数。用户可根据实际情况观察不同的电压参数和系统参数进行故障分析。系统信息如下。

1）总电压：300 V。

2）总电流：120 A。

3）平均温度：80 ℃。

4）芯片温度：80 ℃。

5）循环次数：90次。

3.2.2 对接控制

电气系统故障维修管理系统对接控制界面主要是用于对设备运行时的时间参数进行详细设置，点击对接控制按钮进入相应的功能界面，其中包含第一时段、第二时段和第三时段的开始时间和结束时间以及运行时间和结束时间，用户可以根据设备的运行状态，通过对接控制界面详细观察设备的运行时间，为故障分析判断提供有力的依据。对接控制模块界面如图3所示，对接控制参数如下。

图3 对接控制模块

1）第一时段：开始时间1时3分；结束时间2时1分。

2）第二时段：开始时间1时3分；结束时间2时1分。

3）第三时段：开始时间1时3分；结束时间2时1分。

4）运行时间13秒。

5）停止时间10秒。

3.2.3 参数控制

参数控制界面主要是对电气控制系统故障管理系统的参数进行控制，点击控制按钮进入对应功能界面，其中主要包括各系统参数的参数控制。用户可根据实际情况，观察设备的系统参数进行故障分析。系统参数主要包括下列几项。

1）设定温度（℃）：48。

2）运行开始时间（hh:mm）：07:00。

3）运行结束时间（hh:mm）：09:00。

4）多组控制开始时间（hh:mm）：07:00。

5）多组控制结束时间（hh:mm）：09:00。

6）分乳化控制开始时间（hh:mm）：07:00。

7）分乳化控制结束时间（hh:mm）：09:00。

3.2.4 控制设置

控制设置界面主要包含两种功能，自动控制和手动控制，点击控制设置按钮进入界面，系统显示：自动运行中，用户可以通过手动操作按钮切换手动操作。控制设置界面的工作状态栏主要包括多组控制、光电开关、分乳化控制、温度差等功能，如图4所示。

图4 控制设置模块

3.3 智能管理模块

3.3.1 个性化设置

通过“个性化参数”界面设置，可由用户在显示方面进行系统定制。该功能主要是针对跟踪窗口的个性化设置，可实现跟踪模式和颜色的自定义。具体如图5所示。

图5 个性化设置模块

跟踪颜色：跟踪窗口中，各种不同显示元素的颜色可以分别配置。

1）G00指令颜色：该颜色指显示G00指令轨迹所用的颜色。

2）G01指令颜色：该颜色指显示G01指令轨迹所用的颜色。

3）G02指令颜色：该颜色指显示G02指令轨迹所用的颜色。

4）G03指令颜色：该颜色指显示G03指令轨迹所用的颜色。

5）背景颜色：跟踪窗口的背景颜色，这里有两种颜色，用户可以定制不同的颜色，实现两种颜色之间的渐变。

6）坐标颜色：该颜色指的是界面中绘制示意坐标系的颜色。

如果选择的颜色是透明，则隐藏相应的指令轨迹。因此，把背景设置成透明则会造成视觉混乱，往往会导致窗口不能被正确地刷新。

3.3.2 微调控制

如图6所示，是电气控制故障管理系统的微调控制模块界面。点击微调控制按钮，进入微调控制界面，用户可以通过此界面查看各微调参数，并进行微调操作。

图6 微调控制模块

1）累计微调量：X轴为0；Y轴为0；Z轴为0。

2）控制面板：操作按钮。

4 结语

在农机异步电机设备故障现象不断增加的情况下，笔者设计开发了一款农机异步电机设备故障管理系统，用于协助设备管理人员工作。利用异步电机故障监测管理系统对电机进行在线监测，可观察异步电机的实时运行状态，采集运行数据并进行分析，从而判断电机的故障类型、故障原因和故障点所在的位置以及电机故障的严重程度[8-14]。笔者介绍了设计的系统各功能模块及它们相应的作用，对故障管理系统作出系统性功能需求分析、系统角色分析、数据采集需求分析等，该系统可以实时监控异步电机设备的运行状态，便于管理人员维修保养异步电机设备。