电子秤异常自诊断声光报警改造

电子秤异常自诊断声光报警改造一、项目背景在制丝生产线上，电子皮带秤是控制生产计量、流量变化、烟丝掺配、加香加料等关键工序的设备，电子皮带秤运行的精度和稳定性，决定了物料输送过程中的均匀性，并最终影响烟草成品的感官质量与内在品质。随着烟草工艺水平的持续提高，随之对电子皮带秤的性能也有了更高的要求，在计量准确的前提下，要求电子秤控制技术更为先进，精度更高，数据转换更快，实时通信性更好，性能稳定、可靠性高、维护简单、辅助检测功能进一步完善。随着电子皮带秤技术的不断发展，总线系统的应用，为自诊断系统的应用提供了广阔空间，为跨平台数据综合应用提供了支撑，各种控制功能得以初步应用：指标辅助测试功能，多秤台多传感器自动切换功能，联合监控功能，使得自诊断功能的实现成为发展趋势。漯河厂目前使用的电子皮带秤，采用双托辊、双传感器结构，物料均匀通过的情况下计量精度较高，能够较好的控制在标准范围内；但如果出现传感器等故障，精度就难以保证。另外，此种秤已使用八年之久，未经过项修和改进，控制技术较为落后，自诊断功能较弱。表1：2021年1-12月份梗丝掺配电子秤异常统计表序号故障类别1-4月5-8月9-12月小计百分率1皮带跑偏01013.13%2精度超标112412.5%3电气故障112412.5%4瞬间波动3531134.38%5编码器故障10013.13%6零点偏移10126.24%7皮带打滑223721.88%8其它11026.24%合计10111132100.00%通过上表分析可以看出：精度问题、电气故障、流量、荷重、速度的瞬间波动，皮带打滑等是电子秤的主要故障现象，占总故障的81.25%，由于电子秤自身故障诊断能力的不足，使得异常发现的时间、维修处理时间过长，故障排除的时间不能有效保障。由于自诊断功能较弱，不能及时发现电子皮带秤数据异常，往往要到生产结束后前后的数据误差分析或者是在技术人员校验后才能发现，要通过因素分析、追踪、筛选等方法处理，故障排除时间受维修人员个人因素的影响较大，对于故障的诊断严重滞后，在造成损失后才能发现问题，即使事后发现物料计量出了问题，也难于弥补质量的损失。二、改进内容1、异常识别和诊断策略当设备出现断路器跳闸、变频器故障、异常堵料、瞬间波动、皮带“跑偏“、空秤长时间运行等情况时，分别采用不同策略，分为警示故障和禁止故障两个等级。皮带运行在数值在3.7至6.8区间以外运行时列为异常；空秤运行时瞬时流量在-25kg/h至25kg/h区间以外视为异常；在生产过程中以5000kg/h的流量为例，变频器频率对应29hz至33hz正常，皮带速度对应0.998m/s至0.102m/s判断为正常，否则视为异常，可能出现了皮带打滑或编码器等故障，并由此输出相应等级的报警。2、硬件安装在电子皮带秤控制柜上方加装声光报警器，在子站箱内部加装一数字量输入输出模块及配套底座，用于信号的反馈和程序的输出，面板加装一复位按钮和急停按钮，并敷设相关电源线和信号线；声光报警装置声光报警装置图1：电子皮带秤控制柜实物图当声光报警器工作后，必须按下复位按钮进行确认，声光报警器才停止工作；在紧急情况下，按下急停按钮，电子皮带秤立即无条件停机，确保安全后，释放急停按钮，设备才能进入准备状态。3、组态测试利用STEP7编程软件件对加装模块进行组态并下载，出现设备异常时触发声光报警器发出声光报警，分三路输出，一路为绿色运行灯，二路红色闪烁报警灯，三路声音报警。将复位按钮纳入控制，按下复位按钮时，声光报警器不再发出声音警示，但是红色灯仍然闪烁报警，直到故障消失。输入输出模块组态输入输出模块组态地址分配图2：step-7软件组态截图4、程序编写在现有电子皮带秤基础上进行改造，进行相应的机械和电气器件安装，开发应用自诊断系统。在生产前和生产过程中分别增加不同的故障诊断策略，实时发现异常，对异常情况有效识别并进行判断，修改报警输出控制程序，出现红色闪烁报警提示信息，并触发电铃发出警报，提醒操作人员注意，必要时通知技术人员处理，降低故障处理时间。属于警示信息的程序只输出报警，不会停止运行，属于禁止故障的，程序在输出报警的同时，中断电子秤的运行，确保诊断精准，实现电子秤运行状态可控。 图3：调用程序输出截图图4：自诊断系统工作流程图5、异常警示系统PLC程序数据通过中控I/O服务器与上位机通信，IFIX画面开发软件通过，将异常信号可视化，通过监控画面监控电子秤的运行状态，声光报警器启动及电子秤异常信息都会在IFIX画面上以红色闪烁的文本警告。安全警报排除，中控监控确认后，复位警报，闪烁文本消失，直到下一次触发再会出现。图5：梗丝掺配秤IFIX报警画面截图三、项目费用模块、电缆及声光报警器费用约为3200元。四、取得效果1、电子秤异常自诊断报警研制，有效识别并输出报警，提醒操作人员和维修人员及时处理故障信息，减少系统运行的故障时间与维修时间,使电子皮带秤的维护简单化，使用更可靠，过程控制能力更高。表2：改造前后平均故障诊断和处理时间对比表项目改造前改造后故障诊断时间（min）12.55.0故障排除时间（min）28.016.0根据改进前后平均故障诊断和排除时间对比表绘制柱状图：图6：改造前后对比柱状图从图中可以看出，改造后，电子秤故障确定时间和排除时间均较改进前大幅降低。2、提升电子秤智能化水平，故障预警能力，在生产前就能发现问题，解决问题，降低异常情况的出现，减少质量缺陷的发生，由表3可以看出，通过电子秤异常自诊断报警研制，及时处理异常问题，异常情况由改造前的11次减少到3次，异常情况的出现大幅降低，有效提高了设备的有效作业率。表3：改造前后异常情况对比表序号故障类别2021年5-8月2022年5-8月1皮带跑偏1次02精度超标1次03电气故障1次1次4瞬间波动5次1次5编