CN103601062B - 摩擦式提升机第一故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦式提升机第一故障检测方法，涉及摩擦式提升机故障检测技术领域。该方法具体步骤如下：1）给每个故障一个故障代码，用来判断摩擦提升机系统的故障信息，建立故障代码数据库；2）将故障信息进行分类，建立故障分类信息数据库；3）故障树分析；4）PLC根据故障分类及故障树分析法，建立的故障报警信息数据库；6）建立提升机故障信息上位机监测系统；7）用PLC和上位机共同配合来处理故障信息，PLC对故障信息进行处理，以故障代码的形式存储在PLC的寄存器中，上位机对故障代码解析，显示故障发生时间的先后顺序。

Description

摩擦式提升机第一故障检测方法

技术领域

本发明涉及摩擦式提升机故障检测技术领域，具体是一种摩擦式提升机第一故障检测方法。

背景技术

摩擦式提升机是矿井提升系统的一个重要环节，提升机在运行过程中存在的问题、发生的故障以及故障处理直接影响矿井的安全生产，越来越多的人开始对提升机运行故障进行研究。

我国矿井提升机系统运行时，会出现某一个故障的发生引发其他故障的情况，目前国内现有的提升系统，仅采用上位机对故障进行指示及记录，但是现有上位机软件采集数据的速率是有限的，致使低于这个采集周期发生的故障无法判断其发生的先后。当有故障发生时，上位机上的报警系统会出现多条记录，现场检修工人普遍反映一红一大片，分不清哪个是最先发生最根本的故障，这对于现场分析和排除故障有一定的困难，势必导致生产的延误。

目前，我国矿井提升机系统仅采用上位机采集数据作出判断进行报警，而上位机的采集速率低，响应速度慢，首发故障不能保证第一时间被记录，故障不能按时间先后顺序排序，给故障排查造成困难，增加了检查故障的时间，给安全生产带来损失，所以如何快速检测出发生的故障并判断出哪个故障为首发故障是关键。

国外进口提升机系统中均有第一故障记录功能，而国内没有该功能。如果能够检测出首发故障，对于故障的排查非常有利，能够缩减排查故障的时间，减轻检修工的工作量，减少停机时间，从而提高生产效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种摩擦式提升机第一故障检测方法，该方法对摩擦式提升机的故障信息进行编码分类，并利用故障树分析法对摩擦式提升机发生的故障进行分析，检测出第一故障，最终利用上位机显示故障发生的先后顺序，并及时解决故障。

本发明是以如下技术方案实现的：一种摩擦式提升机第一故障检测方法， 1）给每个故障一个故障代码，用来判断摩擦提升机系统的故障信息，建立故障代码数据库；2）将故障信息进行分类，建立故障分类信息数据库； 3）故障树分析；4）PLC根据故障分类及故障树分析法，建立的故障报警信息数据库；6）建立提升机故障信息上位机监测系统；7） 用PLC和上位机共同配合来处理故障信息，PLC对故障信息进行处理，以故障代码的形式存储在PLC的寄存器中，上位机对故障代码解析，显示故障发生时间的先后顺序；分配一部分地址用来存储故障代码，当故障发生，按时间顺序，先发生的故障先进队列，在队列的底部，存储一个故障代码，地址指针加1，再存储第二个故障，如此类推，将故障按时间发生的先后顺序存入到故障代码存储器中。要显示故障时，再按以上方法把故障代码读出，由上位机的脚本系统解析故障代码，把故障显示出来；故障分别为：制动系统闸盘偏摆、弹簧疲劳故障，液压制动系统油位偏低故障，电枢柜、励磁柜风机停故障，冷却设备停止运转故障，电枢、励磁变压器温度偏高故障，主电机温度偏高故障，液压站油温偏高故障，主回路过流故障，电枢、励磁进线高压柜断开故障，快速开关跳闸故障，快熔熔断故障，交流开关断开故障，直流开端断开，测速机故障，控制电源、同步电源失压故障，提升容器过卷，主绳打滑超限故障，编码器故障，等速段超速故障，减速段超速故障，尾绳故障，信号系统报警故障，遥台动作故障，按下急停按钮故障，信号电源接地故障，低压电漏电故障，制动系统闸瓦磨损故障，电机轴承过热故障。

其进一步是：在PLC的机架上安装工业以太网通讯模块CP443，工业以太网通讯模块CP443通过背板总线与PLC的其它模板相连，上位机上采用CP1613与以太网模块CP443连接。

本发明的有益效果是：

（1）改善原来提升机系统的报警系统，让报警系统更具规范性，解决原系统出现的报警一报一大片，不能准确报出故障发生的时间顺序，搞不清关键故障的问题；

（2）对故障进行合理分类，提高故障分析，解决故障的效率；

（3）利用故障树分析法，分析出顶事件和底事件之间的逻辑关系；

（4）将故障按时间先后顺序建立队列，在上位机上显示出报警的先后顺序；

（5）建立合理的故障报警信息数据库，对于各常见故障该怎么去处理都在数据库中有一个合理的归档，以便于处理故障；

（6）采用PLC对故障信息进行处理，以提高信息处理速率，以故障代码的形式存储在PLC的寄存器中，通过上位机解析故障代码，按时间顺序显示故障信息，这样可以解决上位机采集处理数据的速率限制问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是摩擦式提升机主要故障现象的故障树图。

具体实施方式

一种摩擦式提升机第一故障检测方法是用于检测摩擦式提升机的首发故障，并顺利解决故障。摩擦式提升机系统常见故障分为两类：一是外部硬件故障，二是软元件故障。

如图1所示，一种摩擦式提升机第一故障检测方法，1、给每个故障一个故障代码，建立故障代码数据库。

在图1中对故障信息分别进行合理分类，图中所代码对应的故障分别为：制动系统闸盘偏摆、弹簧疲劳故障1，液压制动系统油位偏低故障2，电枢柜、励磁柜风机停故障3，冷却设备停止运转故障4，电枢、励磁变压器温度偏高故障5，主电机温度偏高故障6，液压站油温偏高故障7，主回路过流故障8，电枢、励磁进线高压柜断开故障9，快速开关跳闸故障10，快熔熔断故障11，交流开关断开故障12，直流开端断开13，测速机故障14，控制电源、同步电源失压故障15，提升容器过卷16，主绳打滑超限故障17，编码器故障18，等速段超速故障19，减速段超速故障20，尾绳故障21，信号系统报警故障22，遥台动作故障23，按下急停按钮故障24，信号电源接地故障25，低压电漏电故障26，制动系统闸瓦磨损故障27，电机轴承过热故障28。

首发故障的判断：由于原系统仅采用上位机采集数据作出判断进行报警，而上位机的采集速率低，响应速度慢，首发故障不能保证第一时间被记录，故障不能按时间先后顺序排序，给故障排查造成困难，增加了检查故障的时间，给安全生产带来损失，所以如何快速检测出发生的故障并判断出哪个故障为首发故障是关键；因此研究摩擦提升机系统的故障信息，给每个故障一个故障代码，建立故障代码数据库。

2、故障的分类：PLC控制的提升机系统故障形形色色，有PLC自身故障、外部设备硬件故障、内部程序软元件故障等，对这些故障信息合理分类，建立故障分类信息数据库。

3.故障树分析：故障树分析法以不希望系统发生的事件（顶事件）为分析目标，逐层向下追究所有可能的原因，找出系统元件失效、环境影响、认为失误及程序处理硬件和软件因素（底事件）与系统失效顶事件之间的逻辑关系。故障可用来定性分析各底事件对顶事件发生影响的组合方式和传播途径，识别系统故障模式，也可用来定量计算各组成部分对系统的影响程度，算出整个系统或某一个顶事件的失效概率。位于顶事件和底事件之间的中间事件又称故障事件；底事件位于故障树的底端，其失效数据不再分解。

如图1故障树所示，严重机械故障主要有制动事故、断绳事故和过卷事故；电气故障如主回路过流、控制电源失压、低压电源漏电等，这些故障不仅会严重影响矿井提升机运行，还会造成提升系统设备严重损坏及人身伤亡事故。

4.队列存储。分配一部分地址用来存储故障代码，当故障发生，按时间顺序，先发生的故障先进队列，在队列的底部，存储一个故障代码，地址指针加1，再存储第二个故障，如此类推，将故障按时间发生的先后顺序存入到故障代码存储器中。要显示故障时，再按以上方法把故障代码读出，由上位机的脚本系统解析故障代码，把故障显示出来。

5.第一故障检测软件设计。控制系统一旦发生故障，会随之有其他故障发生，或者一个故障导致另外多个故障，如果能找到第一故障并按故障出现的先后顺序有规律的进行信息显示，则能快速排除故障。

第一故障检测软件设计采用模块化编程，这种编程模式不会影响原有系统的运行。第一故障检测系统主要功能是检测出第一故障，并将故障按发生的先后顺序，按先进先出的队列记录。

按故障分类，给每个故障以故障代码，不同的故障发生存储不同的故障代码。这些故障代码有提升机故障信息监测系统解析出来再显示。

6.上位机设计。为了能将故障信息直观的显示出来，我们需要通过组态将信息显示到上位机上。这里我们选用WinCC V7.0软件为组态平台。

西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC是HIM/SCADA软件中的后起之秀，它采用标准Microsoft SQL Server进行生产数据的归档。WinCC 确保与SIMATIC S5，S7和505系列的PLC连接的方便和通讯的高效。WinCC还有对SIMATIC PLC进行系统诊断的选项，给硬件维护提供了方便。

为满足WinCC软件安装的硬件要求以及至少存储一年故障信息的要求，硬件基础为选用计算机配置为2G内存，500G硬盘；画面显示配置22’显示器。

提升机故障信息上位机监测系统是在WinCC V7.0的平台上自主研发的，这套系统配合第一故障检测系统使用，通过WinCC V7.0中脚本系统，将第一故障检测系统中的故障代码解析出来，在画面上显示具体的故障信息。

提升机故障信息上位机监测系统不仅仅显示故障信息，并且显示提升机运行过程中的基本数据，让工作人员直观的了解提升机运行情况。

7.系统硬件设计。第一故障的检测讲究的是实时性、可靠性，这里在原有系统中加入一些高速的处理模块及通讯模块。PLC程序采用嵌入式、模块化设计，利用WinCC V7.0软件为组态软件建立提升机故障信息上位机监测系统。

对于外部一些重要的点，我们采用高速计数模块进行处理，高速计数模块具有高速检测输入信号，快速处理信号的功能，并且可以申请中断，优先执行故障信息处理。

通常情况下MPI通讯速率设置为187.5Kbps，Profibus DP通讯速率设置为1.5Mbps，而工业以太网的速率则可以是10Mbps或100Mbps，甚至更大。

原系统中使用的是S7-400的PLC，这里选用工业以太网通讯模块CP443，将SIMATIC S7-400连接到工业以太网上，是10/100M自适应全双工连接，可自动切换，这样可以提高系统的通讯速率。CP443自身的微处理器，可减轻CPU的通讯任务和进一步的扩展连接。CP443安装在PLC的机架上并通过背板总线与PLC的其它模板相连，不存在槽位规则，模板更换不需要编程设备的帮助。

上位机上采用CP1613与以太网模块连接，从而和PLC进行通讯，这个工业以太网卡是要插在上位机的PCI插槽中的。为了保证系统的可靠稳定，配置西门子专用的工业以太网卡。CP1613同样也是10/100M自适应的网卡。

Claims (2)

1.一种摩擦式提升机第一故障检测方法，其特征在于：1）给每个故障一个故障代码，用来判断摩擦提升机系统的故障信息，建立故障代码数据库；2）将故障信息进行分类，建立故障分类信息数据库； 3）故障树分析；4）PLC根据故障分类及故障树分析法，建立的故障报警信息数据库；6）建立提升机故障信息上位机监测系统；7） 用PLC和上位机共同配合来处理故障信息，PLC对故障信息进行处理，以故障代码的形式存储在PLC的寄存器中，上位机对故障代码解析，显示故障发生时间的先后顺序；分配一部分地址用来存储故障代码，当故障发生，按时间顺序，先发生的故障先进队列，在队列的底部，存储一个故障代码，地址指针加1，再存储第二个故障，如此类推，将故障按时间发生的先后顺序存入到故障代码存储器中；要显示故障时，再按以上方法把故障代码读出，由上位机的脚本系统解析故障代码，把故障显示出来；故障分别为：制动系统闸盘偏摆、弹簧疲劳故障，液压制动系统油位偏低故障，电枢柜、励磁柜风机停故障，冷却设备停止运转故障，电枢、励磁变压器温度偏高故障，主电机温度偏高故障，液压站油温偏高故障，主回路过流故障，电枢、励磁进线高压柜断开故障，快速开关跳闸故障，快熔熔断故障，交流开关断开故障，直流开端断开，测速机故障，控制电源、同步电源失压故障，提升容器过卷，主绳打滑超限故障，编码器故障，等速段超速故障，减速段超速故障，尾绳故障，信号系统报警故障，遥台动作故障，按下急停按钮故障，信号电源接地故障，低压电漏电故障，制动系统闸瓦磨损故障，电机轴承过热故障。

2.根据权力要求1所述的摩擦式提升机第一故障检测方法，其特征在于：在PLC的机架上安装工业以太网通讯模块CP443，工业以太网通讯模块CP443通过背板总线与PLC的其它模板相连，上位机上采用CP1613与以太网模块CP443连接。