CN107272572A - 一种通过mhcims分析起重机效能/能效的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法，包括以下步骤：设定可编程逻辑控制器PLC采集起重机数据；将采集的起重机数据反馈到Agent服务器；Agent服务器通过Agent数据的绑定反馈到MHCIMS；MHCIMS针对不同功能对数据进行分析。本发明效能管理基于OEE理论，以系统记录的设备运行信息为基础，经专业分析后整体衡量设备的效率情况，指出浪费设备效率的问题点。本发明的能效管理是以起重机信息管理系统中记录的能耗信息为基础，通过统计分析对上述信息进行处理，发掘能耗使用的某些规律，获取有价值的信息，并采用直观的图表形式进行显示，为起重机的能耗管理工作提供数据支持。

Description

一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法

技术领域

本发明涉及一种起重机效能/能效分析方法，尤其是一种起重机监控系统(MHCIMS)的智能化的分析方法。

背景技术

目前，国内起重机的监控系统很多，但都局限于数据的简单采集、直接存储、直接显示、简单报警等功能的实现阶段，并且局限于单台起重机的监控。它只能帮助人们解决现场调试与事后故障诊断的部分问题。

起重机作为工业领域使用的大型设备，成本十分昂贵，提升设备的工作效率可以对降低生产成本起到非常大的作用。随着工业自动化与信息化的发展，人们需要新的技术方法来达到事前维护的效果，当故障或问题发生前能通过数据的统计分析预判即将产生的问题，并且能够评估起重机的当前状态，帮助人们更加有效管理、分析起重机的效能/能效情况。

本发明的效能分析功能是依据OEE理论，可以对PLC记录的设备运行数据进行统计分析，得出有价值的状态和趋势信息。能效分析功能是通过对各类能耗精细计量、实时监测、智能处理，达到对能耗精细化管理的目标。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明要提供一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法，通过对与起重机相关的运行数据、报警信息及元件寿命信息进行全面统计及详细分析，得出有价值的状态和趋势信息；同时可以按照行车、周期等不同方面进行对比，得出起重机效能/能效信息，也能作为人员绩效考核的辅助信息。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法，包括以下步骤：

步骤1、设定可编程逻辑控制器PLC采集起重机数据，所述的起重机数据包括：

各机构档位；

起升机构载荷；

各机构电流；

各机构电压；

起升机构制动器；

起重机输入电压；

各机构启动时间；

所有报警；

主要接触器；

起重机电能；

电机速度；

步骤2、将采集的起重机数据反馈到Agent服务器；具体步骤如下：

步骤21、针对步骤1中可编程逻辑控制器PLC所采集的起重机数据地址在Agent服务器进行设定和通信；所述的起重机数据地址指起重机数据在PLC寄存器的采集地址；所述的通信指PLC和Agent服务器通过RS-485或者Modbus通讯协议进行通信；所述的设定指在Agent服务器设定与PLC寄存器的采集地址一一对应的数据接收地址；

步骤22、对步骤1所采集的起重机数据在Agent服务器进行扫描以获取实时数据，将实时数据归档，即将实时数据按照采集的时间和数值保存到Agent服务器上；

步骤3、Agent服务器通过Agent数据的绑定反馈到MHCIMS；即MHCIMS通过采集的时间和数值在agent服务器的名字，调用Agent数据库文件进行数据绑定；

步骤4、MHCIMS针对不同功能对数据进行分析，将得到的结果在界面上显示，具体步骤如下：

步骤41、生产效率分析，包含以下统计及分析项目：

起重机运行数据：起重机运行时间、工作循环总数、吊载总吨位；

起重机效率统计：起重机运行效率、时间稼动率、工作循环间隔时间、平均每循环吊运时间；

起重机载荷分布统计：载荷分布；

步骤42、停机分析，包含以下统计及分析项目：

起重机及机构的停机总时间、故障停机总时间、故障停机总次数；

起重机设备利用率、故障次数/每指定周期、故障次数/每万吨载荷；

起重机及机构停机率、故障停机率、平均故障停机时间；

计划检修时间及检修计划时间、实际检修时间；

步骤43、能效管理分析，包含以下的统计及分析项目：

步骤431、总能耗、单产能耗、总费用、功率因数分析；

步骤432、起重机运行时间及效率分析

任何一个电机开始运行即为起重机开始运行，以此作为起重机运行时间的计时起点；

运行效率＝运行时间/自然时间；

步骤433、工作循环总数分析，按照以下两种计算方法进行分析：

步骤4331、利用载荷信息进行计算，即载荷信息从无到有、再从有到无计作一次循环，负载的重量值由稳定时的载荷值决定；

步骤4332、利用电流信息进行计算：当主起升电机电流超过一定阈值，记作工作循环开始，当主起升电机电流低于一定阈值，记作工作循环结束。(该工作循环的载荷由电流确定，即首先测量出零负载、半负载、满载情况下各自的电流值，求出两个不同区间，零负载至半负载、半负载至满载的两个不同的载荷与电流比值，最后根据电流稳定时的电流值，与对应区间的比值相乘，得出此工作循环的负载值)。

步骤434、运行效率信息即时间稼动率分析

时间稼动率：生产时间/运行时间；生产时间：有载荷的设备运行时间；

步骤435、停机分析

停机总时间：统计分析故障停机总时间，反映出设备故障对生产的影响，及故障恢复情况突发或影响起重机生产运行，提出评价结论。

故障停机时间：即故障处理时间，统计起重机和机构故障停机总时间，并按不同时间周期、行车型号进行比较；

停机率：统计分析停机率值，反映设备的使用情况和停机原因，提出评价结论。停机率＝(自然时间-运行时间)/自然时间，分析起重机停机率，并按不同时间周期、班次、行车型号进行比较。

步骤436、起重机设备利用率分析

统计分析起重机利用率值，分析利用效率的高低，提出评价结论。设备利用率指实际利用时间与理想情况下，设备最大可用时间的比值，计算公式如下：

设备利用率＝无故障运行时间/(自然时间-计划停机时间)；

统计起重机和机构的利用率，并按不同时间周期、行车型号进行比较。

进一步地，步骤4331所述的负载的重量值由工作循环开始后2秒钟的时刻载荷值决定。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明效能管理基于OEE理论，以系统记录的设备运行信息为基础，经专业分析后整体衡量设备的效率情况，指出浪费设备效率的问题点。

2、本发明的能效管理是以起重机信息管理系统中记录的能耗信息为基础，通过统计分析对上述信息进行处理，发掘能耗使用的某些规律，获取有价值的信息，并采用直观的图表形式进行显示，为起重机的能耗管理工作提供数据支持。

3、本发明既可以应用于单台行车，也可以应用在多台行车的地面站中，对各行车进行对比分析管理。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

图2为本发明系统模块结构图。

图3生产效率模块结构图。

图4停机效率模块机构图。

图5能效管理模块结构图。

图6为MHCIMS内部模块之间据流图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

图1所示为本发明的方法流程图，本地数据库通过WCF与MHCIMS连接，MHCIMS通过调用Agent库文件绑定数据与Agent服务器相连，Agent服务器通过绑定数据在PLC地址进行绑定与PLC相连；PLC通过硬件与起重机相连。表1所示为本发明用到的缩略语。

图2所示为起重机效能/能效总体结构图，效能包括生产效率模块，停机模块，能效模块，以及效能/能效系统配置功能。

图3所示为生产模块分析结构图，生产效率分析功能主要的服务对象为生产人员和管理人员。

生产效率分析功能可以记录PLC传来的起重机及各机构的运行数据，从而统计出总体运行数据，并根据不同的时间单位统计出起重机和各机构的工作效率。系统可以统计运行效率、载荷效率、生产效率、维修效率，并可以与预设值或者自学习得出的标准值进行比较，得出起重机及各机构运行状态趋势的判断结论和当前的载荷水平分布情况。

还可以提示当前系统的运行效率上的主要问题点，为管理人员改进起重机运行效率提出针对性数据。除作为生产人员的排产的依据外，还能为管理人员及时了解起重机运行情况和分析班组绩效情况提供支持。

图4所示为停机分析模块结构图，停机分析模块服务的主要对象是生产人员和维护人员。管理人员也可以通过停机分析数据，得到当前起重机的工作情况。

停机指起重机不工作的状态，包含检修、停工等情况。停机分析功能提供对起重机停机状态的统计分析功能，可以按照停机原因，周期，班组等进行统计，生成统计图。停机分析可以反映出起重机因故障引起的停机情况。可以为评价班组及检修人员的绩效情况提出参考。系统更可以自动提供当前起重机系统内故障出现最多的行车或设备列表，提示影响当前起重机工作效率的主要问题。

计划检修功能可以作为检修部门排班的依据，并在计划检修时间到来之前，对生产人员和维护人员给予提醒。

图5所示为能效管理功能，能效管理需要与智能电能表配合使用，即电能表收集的电量数据在能效管理配置画面里手动输入产量及电费信息。

图6所示为MHCIMS内部模块之间通过服务层接口与数据库进行通讯。软件模块需要共享的数据，通过数据库进行。

表1为本发明所用到的术语和缩略语

缩略语	解释
		WCF	微软的通用网络通信架构
PLC	可编程逻辑控制器
		MHCIMS	起重机监控系统
OEE	总体设备效能
		Agent	MH‐SCADA中的变量

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、设定可编程逻辑控制器PLC采集起重机数据，所述的起重机数据包括：

各机构档位；

起升机构载荷；

各机构电流；

各机构电压；

起升机构制动器；

起重机输入电压；

各机构启动时间；

所有报警；

主要接触器；

起重机电能；

电机速度；

步骤2、将采集的起重机数据反馈到Agent服务器；具体步骤如下：

步骤21、针对步骤1中可编程逻辑控制器PLC所采集的起重机数据地址在Agent服务器进行设定和通信；所述的起重机数据地址指起重机数据在PLC寄存器的采集地址；所述的通信指PLC和Agent服务器通过RS-485或者Modbus通讯协议进行通信；所述的设定指在Agent服务器设定与PLC寄存器的采集地址一一对应的数据接收地址；

步骤22、对步骤1所采集的起重机数据在Agent服务器进行扫描以获取实时数据，将实时数据归档，即将实时数据按照采集的时间和数值保存到Agent服务器上；

步骤3、Agent服务器通过Agent数据的绑定反馈到MHCIMS；即MHCIMS通过采集的时间和数值在agent服务器的名字，调用Agent数据库文件进行数据绑定；

步骤4、MHCIMS针对不同功能对数据进行分析，将得到的结果在界面上 显示，具体步骤如下：

步骤41、生产效率分析，包含以下统计及分析项目：

起重机运行数据：起重机运行时间、工作循环总数、吊载总吨位；

起重机效率统计：起重机运行效率、时间稼动率、工作循环间隔时间、平均每循环吊运时间；

起重机载荷分布统计：载荷分布；

步骤42、停机分析，包含以下统计及分析项目：

起重机及机构的停机总时间、故障停机总时间、故障停机总次数；

起重机设备利用率、故障次数/每指定周期、故障次数/每万吨载荷；

起重机及机构停机率、故障停机率、平均故障停机时间；

计划检修时间及检修计划时间、实际检修时间；

步骤43、能效管理分析，包含以下的统计及分析项目：

步骤431、总能耗、单产能耗、总费用、功率因数分析；

步骤432、起重机运行时间及效率分析

任何一个电机开始运行即为起重机开始运行，以此作为起重机运行时间的计时起点；

运行效率＝运行时间/自然时间；

步骤433、工作循环总数分析，按照以下两种计算方法进行分析：

步骤4331、利用载荷信息进行计算，即载荷信息从无到有、再从有到无计作一次循环，负载的重量值由稳定时的载荷值决定；

步骤4332、利用电流信息进行计算：当主起升电机电流超过一定阈值，记作工作循环开始，当主起升电机电流低于一定阈值，记作工作循环结束；

步骤434、运行效率信息即时间稼动率分析

时间稼动率：生产时间/运行时间；生产时间：有载荷的设备运行时间；

步骤435、停机分析

停机总时间：统计分析故障停机总时间，反映出设备故障对生产的影响，及故障恢复情况突发或影响起重机生产运行，提出评价结论；

故障停机时间：即故障处理时间，统计起重机和机构故障停机总时间，并按不同时间周期、天车进行比较；

停机率：统计分析停机率值，反映设备的使用情况和停机原因，提出评价 结论；停机率＝(自然时间-运行时间)/自然时间，分析起重机停机率，并按不同时间周期、班次、天车进行比较；

步骤436、起重机设备利用率分析

统计分析起重机利用率值，分析利用效率的高低，提出评价结论；设备利用率指实际利用时间与理想情况下，设备最大可用时间的比值，计算公式如下：

设备利用率＝无故障运行时间/(自然时间-计划停机时间)。

统计起重机和机构的利用率，并按不同时间周期、行车型号进行比较。

2.根据权利要求1所述的一种通过MHCIMS分析起重机效能/能效的方法，其特征在于：步骤4331所述的负载的重量值由工作循环开始后2秒钟的时刻载荷值决定。