CN112433517A - 港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，包括步骤1：港机停位，整机断电；步骤2：在每个港机轨轮制动器（3）内均安装接近开关BG，并将每个接近开关BG分别接入港机PLC模块（1）内；步骤3：在每个港机轨轮制动器的线圈上均连接分路过流开关BR并接入港机PLC模块内；步骤4：判断港机轨轮制动器的性能；不正常返回步骤1，正常执行步骤5；步骤5：港机整机通电，大车运行，返回制动器状态信号到港机PLC模块；步骤6：判断港机轨轮制动器的制动性能；正常则大车继续运行，不正常则执行步骤7；步骤7：报警，并在故障解决后返回步骤5。本发明能及时发现制动器故障并报警定位故障点，大大缩短了排故的时间，提高了港机的作业效率。

Description

港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法

技术领域

本发明涉及一种港机轨轮的制动控制方法，尤其涉及一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法。

背景技术

目前，港口机械（以下简称港机）多用于钢铁成品冷卷、热卷及钢板等货物的装卸船作业，港机主要由大车、俯仰、小车、提升等四大机构组成，大车机构主要负责整台港机沿码头大车轨道行走，港机大车机构的运行由多个电机同时驱动大车轨轮，在每个电机的上部安装有轨轮制动器，通过轨轮制动器打开或关闭以实现港机的运行或制动。

大车机构的工作原理是：操作人员在港机驾驶室操作大车手柄，发出港机大车运行或停止指令，运行或停止指令输入到驾驶室PLC模块，驾驶室输入模块通过光缆传输到港机电气室PLC总站。PLC的CPU通过事先设置好的程序将大车行走或停止指令再给到变频器。行走指令下，变频器先控制大车轨轮制动器打开，再驱动大车电机运转，大车电机通过减速箱及大车车轮驱动整台港机沿轨道运行。停止指令下，变频器先将轨轮电机转速下降，降到全速的5%速度时，控制轨轮制动器抱闸，使得轨轮电机停止运转，整台港机停止运行。

港机轨轮电机由电机、减速器和制动器组成，交流380V电源通过安装在制动器接线盒内的电源模块，整流成190V直流电供给制动器线圈；制动器线圈得电后产生电磁力克服弹簧力将衔铁吸起，衔铁与制动片分离，轨轮电机可以运转。交流380V电源断开后，制动器线圈失电，衔铁在弹簧力的作用下紧紧地与电机制动片贴合，而制动片又与电机输出轴紧密相连，依靠制动片的摩擦力对轨轮电机的输出轴起到制动的作用。

在高强度作业负荷下，港机大车机构频繁动作，电机内部轨轮制动器长时间工作后，时常发生卡阻、制动器无法打开的问题，不仅导致制动片异常磨损，严重的造成电机内部线圈烧坏。制动片磨损后的粉末还会进入接线端子处引起制动器直流电源模块短路，以及直流电源模块损坏引起总开关突然跳闸的情况，导致港机无法继续作业。由于港机安装有16个电机，电机内部轨轮制动器的日常维护较为困难，若出现港机大车机构制动系统失效的情况，整台港机大车机构处于制动失控的状态，极端的情况下可能导致港机撞击船体或倾翻的重大事故。港机大车制动系统采用较为原始的供电方式，无法对制动系统存在的诸多问题进行预防、判断和报警，制动系统故障率较高。

目前，港机轨轮制动器没有很好的检查手段，且一旦发生制动器故障也无法及时找到哪个制动器有问题。检查制动器工作性能好坏主要有两种方法，第一种是听声音的方法，制动器打开时会有轻微的金属撞击声，由于现场环境嘈杂，相邻制动器的距离比较近，很难分辨出这轻微的声音，所以无法准确判断制动器是否打开；第二种是肉眼观察，制动器顶部有一直径15mm的观察孔检查制动器的状态，但由于制动器的动作幅度很小，一般在5mm-8mm之间，考虑到安全因素，人必须与运转设备保持1m安全距离，因此维护人员无法用肉眼进行准确观测。制动器的问题一直都无法解决，因制动器存在的故障，导致了大车制动系统故障频发，目前没有很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，能及时发现制动器故障并报警定位故障点，大大缩短了排故的时间，提高了港机的作业效率。

本发明是这样实现的：

一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，包括以下步骤：

步骤1：港机停位，整机断电；

步骤2：在每一个港机轨轮制动器内均安装接近开关，并将每一个接近开关分别接入港机PLC模块内，接近开关向港机PLC模块发送接近开关断开信号或接近开关闭合信号；

步骤3：在每一个港机轨轮制动器的线圈上均连接分路过流开关，分路过流开关的辅助触点接入港机PLC模块内，分路过流开关向港机PLC模块发送过流保护开关闭合信号或过流保护开关断开信号；分路过流开关与过流保护总开关连接；

步骤4：港机PLC模块根据分路过流开关和接近开关的信号判断港机轨轮制动器的性能；若判断港机轨轮制动器性能不正常，则返回步骤1；若判断港机轨轮制动器性能正常，则执行步骤5；

步骤5：港机整机通电，操作大车手柄，发出大车运行指令到港机PLC模块，港机轨轮制动器打开并驱动电机，同时返回制动器状态信号到港机PLC模块；

步骤6：港机PLC模块根据制动器状态信号判断港机轨轮制动器的制动性能是否正常；若港机轨轮制动器的制动性能正常，则大车继续运行；若港机轨轮制动器的制动性能不正常，则执行步骤7；

步骤7：大车停止运行，港机轨轮制动器抱闸，根据港机PLC模块发出的故障信号报警，并在故障解决后返回步骤5。

所述的接近开关安装在港机轨轮制动器的衔铁上。

所述的接近开关的感应距离小于港机轨轮制动器的动作距离。

所述的港机PLC模块收到的制动器状态信号包括正常运行信号、无法打开故障信号和过流跳开关故障信号。

当所述的港机PLC模块收到每一个港机轨轮制动器对应的过流保护开关闭合信号和接近开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器的制动性能正常，并输出正常运行信号。

当所述的港机PLC模块收到接近开关闭合信号时，判定为港机轨轮制动器的制动性能不正常，并输出无法打开故障信号。

当所述的港机PLC模块收到过流保护开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器的制动性能不正常，并输出过流跳开关故障信号。

在所述的步骤7中，故障报警的具体方法是：

步骤7.1：在港机驾驶室内安装报警装置，报警装置与港机PLC模块连接并加入制动器连锁程序；

步骤7.2：港机PLC模块发送故障信号到报警装置，并由报警装置报警；

步骤7.3：根据故障信号定位发生故障的港机轨轮制动器，进行故障解决，确认故障解决后返回步骤5。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明能及时发现并处理港机轨轮制动器未打开的问题，制动片磨损得到了有效控制，制动片的消耗量明显下降，避免出现磨损超标及其导致的整台港机失控的现象，确保了港机的本质化安全。

2、本发明能够准确地提示操作和维护人员哪个制动器发生故障，大大缩短了排故的时间，提高港机作业效率。

3、本发明采用的接近开关和分路过流开关安装便捷，性能稳定，成本低，且能完全满足港机的作业要求，解决了目前港机大车轨轮制动系统存在的诸多问题。

本发明能通过与制动器一一对应的开关信号及时发现制动器故障并报警定位故障点，大大缩短了排故的时间，提高了港机的作业效率，能满足港机作业中操作方和维护人员的使用需求，具有较好的实用性和通用性。

附图说明

图1是本发明港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法的流程图；

图2是本发明港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法的电气原理图。

图中，1港机PLC模块，2报警装置，3港机轨轮制动器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，包括以下步骤：

步骤1：港机停位，整机断电。

请参见附图2，步骤2：在每一个港机轨轮制动器3内均安装接近开关，并将每一个接近开关分别接入港机PLC模块1的数字量输入模块内，接近开关由港机电气系统电源供电并向港机PLC模块1发送接近开关断开信号或接近开关闭合信号。

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体靠近接近开关的感应面并位于动作距离内时，不需要机械接触或施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（PLC）装置提供控制指令。接近开关既有行程开关和微动开关的特性，又具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强，具有防水、防震、耐腐蚀等特点。根据现场实际环境与工况，此处安装接近开关比行程开关更加合适。

所述的接近开关安装在港机轨轮制动器3的衔铁上，优选的，接近开关可采用PNP型接近开关。当有信号触发时，PNP型接近开关的信号输出线out与港机电气系统电源的+24V电源线连接，相当于输出高电平的电源线。对于PNP-NO型，在没有信号触发时，输出线悬空，即+24V电源线和信号输出线out断开。

所述的接近开关的感应距离小于港机轨轮制动器3的动作距离，使其能满足港机轨轮制动器3的工作要求。

步骤3：在每一个港机轨轮制动器3的线圈上均连接分路过流开关，分路过流开关的辅助触点接入港机PLC模块1的数字量输入模块内，分路过流开关向港机PLC模块1发送过流保护开关闭合信号或过流保护开关断开信号；分路过流开关与过流保护总开关Q1连接。

步骤4：港机PLC模块1根据分路过流开关和接近开关的信号判断港机轨轮制动器3的性能；若判断港机轨轮制动器3性能不正常，则返回步骤1；若判断港机轨轮制动器3性能正常，则执行步骤5。港机轨轮制动器3的性能包括港机轨轮制动器3工作电流是否正常、港机轨轮制动器3打开距离是否到位等；其中港机轨轮制动器3工作电流是否正常的判断方法具体是：港机轨轮制动器3正常通电，当港机PLC模块1的信号为1时，判断为电流正常；当港机PLC模块1的信号为0时，判断为过电流，不正常。

步骤5：港机整机通电，操作大车手柄，发出大车运行指令到港机PLC模块1，港机轨轮制动器3打开并驱动电机，同时返回制动器状态信号到港机PLC模块1。

所述的制动器状态信号包括正常运行信号、无法打开故障信号和过流跳开关故障信号。

步骤6：港机PLC模块根据制动器状态信号判断港机轨轮制动器3的制动性能是否正常；若港机轨轮制动器3的制动性能正常，则大车继续运行；若港机轨轮制动器3的制动性能不正常，则执行步骤7。

当所述的港机PLC模块1收到每一个港机轨轮制动器3对应的过流保护开关闭合信号和接近开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器3的制动性能正常，并输出正常运行信号。

当港机PLC模块1收到接近开关闭合信号时，判定为港机轨轮制动器3的制动性能不正常，并输出无法打开故障信号。

港机PLC模块1收到过流保护开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器3的制动性能不正常，并输出过流跳开关故障信号。

步骤7：大车停止运行，港机轨轮制动器3抱闸，根据港机PLC模块1发出的故障信号报警，并在故障解决后返回步骤5。

步骤7.1：在港机驾驶室内安装报警装置2，报警装置2与港机PLC模块1连接并加入制动器连锁程序。优选的，报警装置2包括显示器和报警器，显示器用于显示发送异常信号的接近开关或分路过流开关，从而便于定位故障点，报警器通过声音、振动等方式发出报警信息，提醒操作人员注意。

步骤7.2：港机PLC模块1发送故障信号到报警装置2，并由报警装置2报警。

步骤7.3：根据故障信号定位发生故障的港机轨轮制动器3，进行故障解决，确认故障解决后返回步骤5。

实施例：

某厂区产成品码头采用的30T港机，其港机大车机构的运行由16个电机M1-M16同时驱动大车轨轮，在每个电机M的上部安装有港机轨轮制动器3。

在每个港机轨轮制动器3的衔铁处均安装接近开关BG，16个港机轨轮制动器3对应的接近开关为BG1-BG16，用于检测港机轨轮制动器3的打开状态并将检测信号传输到港机PLC模块1中，根据每个港机轨轮制动器3动作状态，利用港机PLC模块1的程序分别控制电机M1-M16的运行和停止。在16个港机轨轮制动器3的电源回路上分别安装分路过流开关BR，16个港机轨轮制动器3对应的分路过流开关为BR1-BR16。本发明的工作流程是：司机操作大车手柄给出大车动作指令，指令传给港机PLC模块1，港机PLC模块1将信号传到变频器，变频器控制港机轨轮制动器3打开，港机轨轮制动器3打开指令发出后三秒内，16个港机轨轮制动器3分别通过接近开关BG1-BG16和分路过流开关BR1-BR16返回制动器状态信号至港机PLC模块1。

港机轨轮制动器3在正常工作状态下：按下电流保护总开关Q1，开关K1和K2关闭，安装在16个港机轨轮制动器3内部的分路过流开关BR1-BR16闭合，并分别将过流保护开关闭合信号BR1´-BR16´传递给港机PLC模块1，信号经处理后，报警装置2的显示器显示制动系统一切正常；大车行走，港机轨轮制动器3得电，港机轨轮制动器3打开，安装在16个港机轨轮制动器3内部的接近开关BG1-BG16断开，并分别将接近开关断开信号传递给港机PLC模块1，信号经处理后，报警装置2的显示器显示制动系统一切正常，电机M1-M16得电转动，港机大车机构运行。

若某一个或多个港机轨轮制动器3因内部出现故障导致制动器无法打开时，与其相对应的接近开关BG的接近开关断开信号转变为接近开关闭合信号，并把接近开关闭合信号传递给港机PLC模块1，港机PLC模块1对信号处理后传输给报警装置2，控制大车停止运行，港机轨轮制动器3抱闸，报警装置2的显示器显示无法打开故障信号和对应的故障点，报警装置2的报警器响起，告知驾驶员及时停机，确保港机的安全，便于故障的快速排除。

在本实施例中，接近开关BG1-BG16的感应距离为5mm，小于港机轨轮制动器3的动作距离8-10mm，完全满足港机轨轮制动器3的工作要求。

若某一个或多个电机M内部故障造成电流过大时，与其对应的分路过流开关BR的过流保护开关闭合信号转变为过流保护开关断开信号，并把过流保护开关断开信号传递给港机PLC模块1，港机PLC模块1对信号处理后传输给报警装置2，控制大车停止运行，港机轨轮制动器3抱闸，报警装置2的显示器显示过流跳开关故障信号和对应的故障点，报警装置2的报警器响起，告知驾驶员及时停机，确保港机的安全，便于故障的快速排除，避免了电机内M部故障使电流过大而导致跳过流保护总开关Q1的异常情况，最大程度的保护港机的安全运行作业。

在故障报警后，维护人员根据故障信息定位故障点的电机及其制动器，故障排出后复位继续动作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：港机停位，整机断电；

步骤2：在每一个港机轨轮制动器（3）内均安装接近开关，并将每一个接近开关分别接入港机PLC模块（1）内，接近开关向港机PLC模块（1）发送接近开关断开信号或接近开关闭合信号；

步骤3：在每一个港机轨轮制动器（3）的线圈上均连接分路过流开关，分路过流开关的辅助触点接入港机PLC模块（1）内，分路过流开关向港机PLC模块（1）发送过流保护开关闭合信号或过流保护开关断开信号；分路过流开关与过流保护总开关Q1连接；

步骤4：港机PLC模块（1）根据分路过流开关和接近开关的信号判断港机轨轮制动器（3）的性能；若判断港机轨轮制动器（3）性能不正常，则返回步骤1；若判断港机轨轮制动器（3）性能正常，则执行步骤5；

步骤5：港机整机通电，操作大车手柄，发出大车运行指令到港机PLC模块（1），港机轨轮制动器（3）打开并驱动电机，同时返回制动器状态信号到港机PLC模块（1）；

步骤6：港机PLC模块根据制动器状态信号判断港机轨轮制动器（3）的制动性能是否正常；若港机轨轮制动器（3）的制动性能正常，则大车继续运行；若港机轨轮制动器（3）的制动性能不正常，则执行步骤7；

步骤7：大车停止运行，港机轨轮制动器（3）抱闸，根据港机PLC模块（1）发出的故障信号报警，并在故障解决后返回步骤5。

2.根据权利要求1所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：所述的接近开关安装在港机轨轮制动器（3）的衔铁上。

3.根据权利要求1所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：所述的接近开关的感应距离小于港机轨轮制动器（3）的动作距离。

4.根据权利要求1所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：所述的港机PLC模块（1）收到的制动器状态信号包括正常运行信号、无法打开故障信号和过流跳开关故障信号。

5.根据权利要求1或4所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：当所述的港机PLC模块（1）收到每一个港机轨轮制动器（3）对应的过流保护开关闭合信号和接近开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器（3）的制动性能正常，并输出正常运行信号。

6.根据权利要求1或4所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：当所述的港机PLC模块（1）收到接近开关闭合信号时，判定为港机轨轮制动器（3）的制动性能不正常，并输出无法打开故障信号。

7.根据权利要求1或4所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：当所述的港机PLC模块（1）收到过流保护开关断开信号时，判定为港机轨轮制动器（3）的制动性能不正常，并输出过流跳开关故障信号。

8.根据权利要求1所述的港机轨轮制动系统的故障诊断报警方法，其特征是：在所述的步骤7中，故障报警的具体方法是：

步骤7.1：在港机驾驶室内安装报警装置（2），报警装置（2）与港机PLC模块（1）连接并加入制动器连锁程序；

步骤7.2：港机PLC模块（1）发送故障信号到报警装置（2），并由报警装置（2）报警；

步骤7.3：根据故障信号定位发生故障的港机轨轮制动器（3），进行故障解决，确认故障解决后返回步骤5。

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