摩擦式提升机第一故障诊断技术的设计研究

摩擦式提升机第一故障诊断技术的设计研究

摘要：本文对摩擦式提升机第一故障诊断技术的研究进行论述，实现对摩擦式提升机的运行工况进行实时监测，当提升机系统发生故障时，可按故障发生的时间顺序对故障信息进行记录与显示，为故障的排除提供便利，减少排查故障时间，提高生产效率。

关键词：摩擦式提升机第一故障诊断

一、摩擦式提升机故障诊断现状分析

主提升系统是矿井生产中的核心设备之一，随着现代工业及科学技术的迅猛发展，特别是计算机技术的发展，提升系统自动化水平越来越高，设备结构也越来越复杂。提升系统是由大量工作部件组成，不同的部件之间互相关联，紧密耦合，在提高系统自动化水平的同时，也导致各类影响系统运行的因素骤增，使其产生故障或失效的可能性越来越大。提升系统在出现运行故障时，往往会因某一个故障的发生引发其他故障。目前，国内大部分提升系统均采用上位机对故障进行指标及记录，因上位机软件数据采集速率有限，致使低于一个采集周期发生的故障无法判断其发生的先后，上位机上的报警系统会出现好多条记录，分不清哪个是最先发生的最根本的故障，这给现场分析和排除故障带来很多困难。

二、第一故障诊断系统设计

1．对提升机故障分类与编码

提升机故障分类方法一般有三种：

（1）按照故障所引起事故的严重程度以及故障处理快速性要求分为：报警类故障、电气制动类故障、终端类故障、紧急类故障。

（2）按照故障点来源于提升机系统各系统位置来分，分为机械类故障、电气系统故障、提升机系统故障。

（3）按照故障点产生原因的性质分，可分为器件损坏类故障、电气线路错误类故障、漏检失修类故障、外界环境影响类故障、操作失误类故障。

首先，按照第二种分类方式，找出提升机中所有可能发生的故障；其次，借鉴第一种分类方式，按照故障所引起事故的严重程度分为重故障与轻故障两大类，轻故障又称其为报警类故障；然后再按照故障处理快速性要求将重故障分为立即施闸类故障和终端施闸类故障。根据提升系统设备的运行情况，分析出可能发生的各类故障，按故障类型进行编码。

2.故障树分析

故障树分析法，是一种将系统故障形成原因按树枝状逐级细化的图形演绎方法。该方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、

人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。在本设计中以提升机故障为故障树的顶事件，对引起提升机故障的原因进行分解，建立摩擦式提升机故障树。

3.故障代码的队列存储

为了实现故障信息按发生时间顺序记录，采用队列的形式对故障代码进行存储。在PLC中分配一部分地址用来存储故障代码，依据对提升系统故障的分析，提升机可能发生的故障大概为60余种，因此，在此设计中将分配160个字节地址即80个字用于存储故障代码。每当有故障发生，以故障信号的上升沿为触发信号对此队列写入，设置一个地址指针，每写入完一个故障代码，此地址指针加1，等待下一故障代码存储，如此类推，实现将故障代码按时间发生的先后顺序存入到此队列中。当故障处理完毕，操作员在操作台进行故障复位，队列存储空间清零，准备下一次故障信息存储。

4.故障代码解析与显示

第一故障检测软件设计采用模块化编程，将故障按发生的先后顺序，按先进先出的队列进行记录，并按故障分类，给每个故障以故障代码，实现不同故障发生存储不同的故障代码。选用WinCC V7.0软件为组态平台，通过Win CC中脚本系统，将第一故障检测系统中故障代码解析出来，按照故障发生的先后顺序有规律地在上位机上进行信息显示。

5. 建立上位机与主控PLC的MPI通讯

本设计采用MPI实现上位机与主控PLC之间的通信。WinCC与S7 PLC通过MPI网络通信时，在PLC侧不需要任何编程和组态，在WinCC上需要对S7 CPU的站地址和槽号及网卡组态，将MPI网卡插入PC机上并固定好，然后启动计算机，对已安装的MPI网卡进行通讯协议设置，建立上位机与主控PLC之间的通信联接。

6．系统硬件设计

第一故障检测讲究的是实时性、可靠性，因此，在本设计中采用具有高速检测输入信号、快速处理信息功能的高速计数模块，并且可以申请中断，优先执行故障信息处理。上位机上采用西门子公司的CP1613卡与以太网模块连接，将这个工业以太网卡插在上位机的PCI 插槽中，以满足该系统快速、可靠地数据信息处理要求。

三、现场安装、调试及应用情况

2012年9月，该系统在淄矿集团许厂煤矿进行安装调试。在调试过程中，对错误的参数配置进行了修改，实现了上位机与PLC的通讯；将系统清零方式更改为待确认故障处理完毕后，操作员按下故障复位按钮，同时对故障队列进行清零操作，解决了操作员因操作习惯问题，容易忽略上位机画面上的“清零”按钮来对故障队列进行清零操作，从而造成故障再次到来后无法识别本次的首发故障问题。

2012年10月该系统正式投入运行，当故障发生时，由于故障代码设置为红色，所以按照时间顺序显示于屏幕的报警队列中故障代码所对应的灯也会变为红色，表明此故障发生。由此可见，通过报警队列，可以判断出故障发生的先后顺序，通过故障代码可分析所对应的故障类型，这样，为检修人员及时有效的排查解除故障提供了有力的保证。

四、总结

摩擦式提升第一故障诊断技术的研究设计，在不影响原提升机系统运行情况下，当提升机故障发生时，可以将故障信息按时间顺序记录并显示，可快速判断出第一故障，避免了提升机检修人员对各个故障进行逐一排查，提高了故障排查效率，减少了影响矿井安生生产的时间，为矿井生产的安全性提供保障，同时降低了检修人员的劳动强度及工作量，提高了检修工作效率，提升了矿井的经济及社会效益。