工业互联网设备数据采集 课件 第21、22课时 工业互联网设备数据采集系统故障处理

第二十一课时

工业互联网设备数据采集系统故障处理（1）工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XX工业设备数据采集常见故障分类01故障排除原则与诊断方法02CONTENTS目录实训台实训模组常见故障及处理方法031工业设备数据采集常见故障分类PartOne学习目标素质目标：1.

养成举一反三的学习态度；2.

体验思考的成就感，树立热爱思考的意识。知识目标：1.

理解故障部件的种类；2.

理解故障性质的分类；3.

理解故障原因的类型。能力目标：1.

能够说出故障的概念；2.

能够说出故障部件的种类；3.

能够说出故障性质的分类；4.

能够识别造成故障的原因。1.1按数据采集系统发生故障的部位分类概念学习1.

工业设备故障工业设备的故障一般具有五个基本特征：层次性、传播性、放射性、延时性、不确定性等。2.电气故障电气故障可分为弱电故障与强电故障。弱电故障主要指智能网关等电子电路发生的故障。它又可分为硬件故障与软件故障。硬件故障是指上述装置的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。按发生故障的部件不同，数据采集系统故障可分为工业设备故障、电气故障、智能网关故障。0102030405层次性：复杂的设备，可划分为系统、子系统、部件、元件，表现一定的层次性，与之相关联，设备的故障也具有层次性的特征。传播性：元件的故障会导致部件的故障，部件的故障会引起系统的故障，故障会沿着部件一子系统一系统的路径传播。放射性：某一部件的故障可能会引起与之相关联的部件发生故障。延时性：设备故障的发生、发展和传播有一定的时间过程，设备故障的这种延时性特征为故障的前期预测预报提供了条件。不确定性：设备故障的发生具有随机性、模糊性、不可确知性。软件故障主要是指采集程序出错、系统程序和采集参数改变或丢失等。强电故障是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器等元器件，以及由其所组成的电路所发生的故障。这部分故障十分常见，必须引起足够的重视。图ERR（故障指示灯）常亮，需停机检修1.2按数据采集系统发生故障的性质分类按发生故障的性质不同，数据采集系统故障可分为系统性故障和随机性故障。概念学习1.

系统性故障系统性故障是指只要满足一定的条件或超过某一设定，工作中的数据采集系统必然会发生的故障，这一类故障现象极为常见。因此，正确使用数据采集系统是杜绝或避免这类系统性故障的切实保障。2.

随机性故障随机性故障是指数据采集系统在正常工作时偶然发生的一次或两次故障。由于随机性故障是偶然发生的，因此，其原因分析与故障诊断较为困难。一般而言，这类故障的发生往往与操作失误、维护不当、硬件设备性能及工作环境等诸多因素有关。例如：连接插头没有拧紧、制作插头时出现虚焊等现象、线缆没有整理好或线缆质量不过关等都会引起随机性故障发生。图线路连线部分示意1.3按数据采集系统发生故障的原因分类按发生故障的原因不同，数据采集系统故障可分为系统自身故障和外部故障。概念学习1.

数据采集系统自身故障数据采集系统自身故障是由数据采集系统自身原因引起的，与外部使用环境无关。数据采集系统所发生的绝大多数故障均属该类故障，主要指的是数据采集系统自身、工业智能网关、设备模组等发生了故障。2.数据采集系统外部故障数据采集系统外部故障是由外部原因造成的。例如，数据采集系统的供电电压过低，电压波动过大，电压相序不对或三相电压不平衡；环境温度过高；有害气体、潮气、粉尘侵入数控系统；外来振动和干扰等均有可能使数据采集系统发生故障。此外，数据采集系统故障还可按故障发生时有无破坏性分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生的部位不同分为数据采集系统软件故障、工业智能网关故障、设备模组故障等。随堂笔记一、填空题1.

按发生故障的部件不同，数据采集系统故障可分为

、

和

。2.

工业设备的故障一般具有5个基本特征：

、

、放射性、

、不确定性等。3.

电气故障可分为

和

。4.

软件故障主要是指

、

和采集参数改变或丢失等。5.

按发生故障的性质不同，数据采集系统故障可分为

和

。课后活动二、问答题1.

根据所学知识，简要阐述数据采集系统发生故障的原因分类。2故障排除原则与诊断方法PartTwo学习目标素质目标：1.

养成举一反三的学习态度；2.

体验思考的成就感，树立热爱思考的意识。知识目标：1.

理解数据采集系统的故障排除原则；2.

理解数据采集系统的故障诊断方法；3.

理解数据采集系统的故障产生原因。能力目标：1.

能够说出数据采集系统的故障排除原则；2.

能够说出数据采集系统的故障诊断方法；3.

能够识别数据采集系统的故障；4.

能够掌握查找数据采集系统的故障诊断方法。2.1故障排除应遵循的原则概念学习1.

先易后难“先易后难”是指处理数据采集系统故障时需要从最简单的事情做起，通过认真的观察后，再进行判断与维修，这样有利于集中精力进行故障的判断与定位。在采集系统出现故障时应进行以下检查。（1）检查数据采集系统的外部环境情况（故障现象、电源、连接、温度等）。（2）检查数据采集系统的内部环境（灰尘、连接、电源、温度等）。（3）观察智能网关的运行状态（指示灯状态、故障灯状态、接口状态等）。（4）观察智能网关的参数配置（连接接口匹配情况）。2.

先外后内“先外后内”是指维修时要从数据采集系统外部开始检查，如电源、接口连接线路等，确定外部设备没有故障后，再检查数据采集系统内部的配置参数、数据链。3.先软后硬一般情况下，排除故障应遵循先软后硬的原则，首先通过软件检测工具排除故障的可能，然后再检查硬件故障。4.先一般后特殊在排除某一故障时，应先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。比如采集数据错误，先检查数据采集系统连接线路是否发生了变化，再智能网关配置、网络连通情况等其他环节。在检测故障的过程中，应充分利用数据采集系统的自诊断功能，如系统的开机诊断、运行诊断、实时监控功能、网络诊断等，根据需要随时检测有关部分的工作状态和接口信息。在检测、排除故障中还应掌握以下基本原则：2.2故障诊断与排除的基本方法概念学习1.

观察检查法（1）直观检查（常规检查）：该方法就是通过看、听、摸、闻等方式检查比较典型或比较明显的故障。（2）预检查：预检查是指运维人员根据自身经验，判断最有可能发生故障的部位，然后进行故障检查，进而排除故障。（3）电源、接地、插头连接检查：我国工业用电的电网波动较大，而电源是控制系统的能源主要供应部分，电源不正常，控制系统的工作必然异常。2.

参数检查法工业智能网关会存储部分采集设备的连接参数，根据需要查看配置参数是否有变化。3.

交换法“交换法”是把相同的插件或器件互相交换，观察故障变化的情况，帮助判断、寻找故障原因的一种方法。上面介绍到的三种主要使用的方法，运维人员在实际应用时应根据不同的故障现象加以灵活应用，逐步缩小故障范围，最终排除故障。由于数据采集的故障千变万化，其原因往往比较复杂，因此，要迅速诊断故障原因，及时排除故障，需要总结出一些行之有效的方法。下面介绍几种常用的故障诊断方法：图

设备故障处理流程一、填空题1.

常用的故障诊断方法有

、

和

。2.

指运维人员根据自身经验，判断最有可能发生故障的部位，然后进行故障检查，进而排除故障。3.

．替换相同的插件或器件，观察故障变化的情况，帮助判断、寻找故障原因的一种方法叫

。4.

故障排除应遵循的原则有先一般后特殊、

、和

。课后活动5.

运维人员维修时要从数据采集系统外部开始检查，例如电源、接口连接线路等，确定外部设备没有故障后，再检查数据采集系统内部设备的配置参数、数据链是指

。二、问答题1.

根据所学知识，简要阐述故障排除应遵循的原则。2.

采集系统出现故障时，根据“先易后难”的方法，简要阐述检查的步骤。3实训台实训模组常见故障及处理方法PartThree学习目标素质目标：1.

养成举一反三的学习态度；2.

体验思考的成就感，树立热爱思考的意识。知识目标：1.

理解工业设备或传感器故障基本概念；2.

理解常见工业设备或传感器的故障现象。能力目标：1.

能够识别工业设备或传感器故障；2.

能够识别PLC模组设备故障。3.1工业传感器模组故障工业传感器如下图所示。1.

传感器故障诊断通过现场观察判断，传感器是否出现故障，基本上振动传感器不振动，温湿度传感器电子屏不亮，显而易见地代表设备出现故障；如非现场观察可见的故障原因，继续如下的操作。图

工业传感器2.

传感器故障处理（1）传感器供电错误找到出现问题的传感器后首先检查传感器电源是否正常，使用万用表测量传感器两端电源是电压是否正常。（2）传感器损坏在测试传感器供电正常后，应该测试传感是否有输出，将传感器正常供电后，测试传感器的输出端，根据传感器的种类选择合适的测试工具；如果在传感器供电都正常的情况下依然正常的输出，则可以判断传感器损坏，需要更换传感器。（3）接线错误在保证传感器供电正常并且测试输出也正常的情况下，数据采集系统仍然不能正常的运行则需要检查一下传感器输出线到智能网关之间的线路是否正常，线序是否正常，使用端口是否合适。3.2PLC模组故障可编程逻辑控制器（PLC）如下图所示。图

设备模组二：可编程逻辑控制器1.PLC模组故障处理（1）模组供电错误找到出现问题的模组后首先检查电源是否正常，电源指示灯是否点亮，如果出现供电不正常的问题，应查找数据采集系统电路的接线是否正常。随堂笔记（2）接线错误在保证模组供电正常并且测试输出也正常的情况下，数据采集系统仍然不能正常的运行则需要检查一下模组输出线到智能网关之间的线路是否正常，采集端口是否匹配。（3）通信错误检查一下模组到智能网关线缆是否有断路，两端使用端口及协议是否匹配，模组本身故障灯状态。

一、填空题1.

本任务主要讲解了

和

模组的设备故障及检查方法。2.

使用

测量传感器两端电源电压是否正常。3.

PLC模组常见故障有

、

和

。4.

PLC模组通信错误需要检查

，

，模组本身故障灯状态。课后活动二、问答题1.

根据所学知识，简要阐述数字接近开关传感器故障检测方法。202X谢谢观赏讲师：XXX202X.XX.XX工业互联网设备数据采集（初级）讲师：XXX202X.XX.XX第二十二课时

工业互联网设备数据采集系统故障处理（2）CONTENTS目录设备故障收集及设备维修保养02工业智能网关故障处理011工业智能网关故障处理PartOne学习目标素质目标：1.

养成举一反三的学习态度；2.

体验思考的成就感，树立热爱思考的意识。知识目标：1.

理解工业智能网关网络连接方式；2.

理解工业智能网关的检测方法；3.

理解工业智能网关的故障标识的意义。能力目标：1.

能够测试工业智能网关网络；2.

能够识别工业智能网关常见故障；3.

能够排除工业智能网关常见故障。1.1工业智能网关测试方法概念学习1.

自检过程设备上电后对应的RUN灯（工作灯）绿色会闪烁。以太网状态指示灯会全亮后再指示当前的连接状态。通过指示灯及Web配置页面能全面了解整个网络的运行状态。将设备的网口接入计算机网口，正确设置网络，发送PING命令，检测网口是否能建立网络连接。2.

电口测试测试前准备一台PLC设备，三菱系列PLC或其他型号PLC，简单编写PLC程序，包括数字量IO控制和存储区的数据存储，PLC正常上电运行。智能网关设备上电，通讯口COM1连接到PLC，网口连接计算机网口，现场采集PLC信息，双方均能够正常进行数据交互，且数据不丢包。同时对应端口上的黄灯应长亮（网卡工作在100M状态）或不亮（网卡工作在10M状态），对应端口上的绿灯应闪烁，说明被测试两电口硬件工作正常。采用同样的方式测试其余所有电口。3.系统测试在第2步的基础上，使用3台或更多设备组成网络，通过上位机改变端口属性，观察网络数据的畅通情况。如端口使能、自动协商或强制、端口速率控制等。4.PING命令例子测试计算机1的IP地址为192.168.1.1，测试计算机2的IP地址为192.168.1.2，运行测试计算机1的“开始”菜单中的“运行”中cmd或者command（WIN2000/XP系统用cmd，1.2工业智能网关故障现象与处理方法概念学习WIN98/95系统用command）命令，输入ping192.168.1.2-t-l1000，（-t是指不停的发送数据，-l是指发送数据包的字节数），运行测试计算机2的“开始”菜单中的“运行”中cmd或者command（WIN2000/XP）系统用cmd，WIN98/95系统用command）命令，输入ping192.168.1.1-t-l1000，测试计算机1返回。Replyfrom192.168.1.2：bytes=1000time<10msTTL=128，测试计算机2返回Replyfrom192.168.1.2：bytes=1000time<10msTTL=128，运行超过10分钟后用CTRL+C命令统计丢包率小于1/1000，说明设备工作正常。现象原因处理方法LED灯（电源指示灯、业务卡指示灯）不亮1.电源接口松动或电源适配器损坏2.板卡插槽松动1.拧紧电源接线柱或更换电源适配器2.检查业务板卡，并固定。网口异常1.网线没连接或网口松动2.现场设备及网关IP地址设置有无3.与业务卡ETH1和ETH2连接的网线RJ-45线序错误1.连接或更换网线、检查网口并卡紧2.检查网段及IP地址是否正确3.确定与ETH1和ETH2连接的RJ-45线序为568A线序串口异常1.串口线连接松动2.串口引脚线接线错误3.串口参数配置有误1.拧紧串口的螺丝2.检查串口引脚线线序是否正确3.确定RS232/485/422串口形式及正确的串口配置参数表

设备故障现象与处理对策一、填空题1.

工业智能网关串口异常的原因有

、

、

。2.

将设备的网口接入计算机网口，正确设置网络，发送

命令，检测网口是否能建立网络连接。3.

工业智能网关LED灯（电源指示灯、业务卡指示灯）不亮需要检查

、

。课后活动二、判断题1.

工业智能网关设备上电后对应的RUN灯（工作灯）绿色常亮。（）三、问答题1.

根据所学知识，简要阐述工业智能网关网口异常可能出现的原因及处理方法。2设备故障收集及设备维修保养PartTwo学习目标素质目标：1.

养成举一反三的学习态度；2.

体验思考的成就感，树立热爱思考的意识；3.

培养独立处理故障的能力。知识目标：1.

理解设备故障的收集方法；2.

理解收集设备故障的信息的内容；3.

理解故障信息数据的准确性的含义。能力目标：1.

能够掌握设备故障的收集方法；2.

能够收集故障信息的内容；3.

能够掌握故障信息收集的准确性；4.

能够正确填写设备故障记录日志；5.

能够正确填写设备故障报告单。2.1设备故障收集方式概念学习设备故障信息是指设备故障的发生发展直至排除全过程的信息。它通常是采用故障记录或故障报告单的形式，设备故障信息按规定的表格收集，作为管理部门收集故障信息的原始记录。当生产现场设备出现故障后，由操作工人填写故障信息收集单，交维修组排除故障。有些单位没有故障信息收集单，而用现场维修记录登记故障修理情况。随着设备现代化程度的提高，对故障信息管理的要求也不断提高，表现在：故障停工单据统计的信息量扩大；信息准确无误；将各参量编号，以适应计算机管理的要求；信息要及时地输入和输出，为管理工作服务。故障信息收集应有专人负责，做到全面、准确，为排除故障和可靠性研究提供可靠的依据，下表所示为供读者参考的设备使用、故障记录日志。设备编号型号设备名称规格日期使用时间故障发生时间故障现象故障检查与故障原因排除措施更换件名称、图号和更换数量维修工时移交使用时间维修停机时间使用人维修人维修费用2.2收集故障信息的内容概念学习收集故障信息具体内容包括：1.故障时间信息的收集：包括统计故障设备开始停机时间，开始修理时间，修理完成时间等。2.故障现像信息的收集：故障现像是故障的外部形态，它与故障的原因有关。因此，当异常现象出现后，应立即停车、观察和记录故障现象，保持或拍摄故障现象，为故障分析提供真实可靠的原始依据。3.故障部位信息的收集：确切掌握设备故障的部位，不仅可分析和处理故障提供依据，还可直接了解设备各部分的设计、制造、安装质量和使用性能，为改善维修、设备改造、提高设备素质提供依据。4.故障原因信息的收集：产生故障的原因通常有以下几个方面：设备设计、制造、安装中存在的缺陷；材料选用不当或有缺陷；使用过程中的磨损、变形、疲劳、振动、腐蚀、变质、堵塞等；维护、润滑不良，调整不当，操作失误，过载使用，长期失修或修理质量不高等；环境因素及其他原因。5.故障性质信息的收集：有两类不同性质的故障：一种是硬件故障，即因设备本身设计、制造质量或磨损、老化等原因造成的故障；另一种是软件故障，即环境和人员素质等原因造成的故障。6.故障处理信息的收集：故障处理通常有紧急修理、计划检修、设备技术改造等方式。故障处理信息的信息的收集，可评价故障处理的效果和提高设备的可靠性提供依据。2.2收集故障信息的内容下表是某厂故障报告单，仅供参考。报告单编号报告时间设备名称出厂编号报告人设备型号使用单位停产时间设备编号设备故障制造厂家始停时间通知时间故障详细情况处理情况防止故障再次发生采取的措施故障模式故障主要原因异常振动堵塞磨损疲劳裂纹折断制造安装操作保养变形腐蚀剥离渗漏异常声响绝缘劣化超载润滑修理质量违章材质劣化发热油质劣化设计工时与费用停工停时在何种情况下发现的故障停工工时日常检查停工损失费定期检查厂内修理费临时修理对外委托修理费修换件名称图号件数费用备注备件费用合计使用单位负责人维修单位负责人2.3故障信息数据的准确性&设备保养概念学习1.故障信息数据的准确性影响信息收集准确性的主要因素是人员因素和管理因素。操作人员、维修人员、计算机操作人员与故障管理人员的技术水平、业务能力、工作态度等均直接影响故障统计的准确性。在管理方面，故障记录单的完善程度，故障管理工作制度、流程及考核指标的制定、人员的配置，均影响信息管理工作的成效。因此，必须结合企业生产特点，重视故障信息管理体系的建立和人员培训，才能切实提高故障数据收集的准确性。2.设备维修保养维修是设备维护保养和修理的简称。修理是为了恢复或改善设备性能而实施的技术活动；保养则是为了保持延长或改善销毁设备的机械性能而实施的技术活动。（1）设备维修和保养的重要性设备维修管理从工业设备实际情况理解，设备维修的作用可以概括为“增加利润、节省材料、延长设备的使用寿命、减少维护费用、避免事故”。维修为设备的顺利工作作出了重要的保障，可以说，随着维修技术的提高和进步，可以确保设备无故障运行，保证设备经常处于良好的工作状态。从设备本身来说，设备在使用中出现故障的种类有：①损坏型故障②退化型故障③松动型故障④失调型故障⑤堵塞与渗漏型故障⑥性能衰退或功能失效型故障2.4设备维修保养概念学习设备的大部分的故障都是由磨损产生的。解决零部件的磨损，最重要的是保证设备的合理润滑，还需要现场操作人员的细心操作。①保证设备的合理润滑。设备的故障很大部分是由于润滑不良引起的。由于设备的各个零部件配合的精密性，良好的润滑可以保证其正常的工作间隙和适宜的工作温度，防止灰尘等杂质进入设备内部，从而降低零件的磨损速度，减少设备故障。这里我们在模板中填入一个实际的机械设备检查维修保养记录数据：②现场操作人员要细心合理的操作设备。作为设备的操作人员，在启动设备前应该检查设备的运行情况，例如各部分是否有损坏，气路、油路、水路是否有泄漏，电源是否接通，电压是否正常等。设备运行时，设备是否有什么异常声音，各个电机是否有过载情况，水温和水压是否有异常，空压机输出气压是否稳定，一旦发现问题，要立即处理。③现场维修。对于我们维护人员来说，每到一个地方都要保证设备的正常运行，因此对我们提出了更高的要求。一旦出现问题，要立即想办法解决。对于每次维护信息都需要填写维修维护记录表，板式如表7-5-3。2.4设备维修保养对于每次维护信息都需要填写维修维护记录表，板式如下表。这里我们在模板中填入一个实际的机械设备检查维修保养记录数据：设备名称规格型号出厂日期使用年限上次维修时间维修维护人员签字装载机JGM7162018年5月3年2020年7月刘XX检查维修维护保养记录更换滤芯、机油并清洗冷却系统更换主要配件记录更换滤芯、机油并清洗冷却系统记录人：XX2021年01月31日表

设备检查维修维护记录表部门：质量检测部

2021年1月31日填写/识读说明：（1）标题行：①部门：对设备进行检查、维修及维护人员所在的部门名称；②日期：填写记录表的年月日。（2）表头①设备名称：所检修设备的名称；②规格型号：反映设备性能、品质等一系列的指标，一般由一组字母和数字以一定的规律编号组成；③出厂日期：设备在生产线上完成所有工序，经过检验并包装为成品时的日期和时间；④使用年限：截止到检修前，已经使用了的年份；⑤上次维修的时间：上一次发现设备并开始进行维修保养的时间；⑥维修维护人员签字：维护人员本人签字；⑦检查维修维护保养记录：记录检查并发现了问题的设备部位；⑧更换主要配件记录：记录更换过的配件名称；⑨记录人：可以与维修维护人员是一人，也可由专人来负责记录；⑩记录时间：一般情况下与标题行日期一致即可。2.4设备维修保养2.

设备维护手册节选《设备维护保养手册》第一部分手册简介一、建立手册的目的建立一个合理的设备维护保养制度，使设备处于良好的运行状态，延长设备使用寿命，充分发挥设备的潜力。二、相关人员职责划分1、厂长职责：协助公司做好包装厂设备的使用和维护保养工作。2、设备管理人员职责：（1）负责包装厂的设备管理工作，确保车间设备的良好；（2）负责制定包装厂设备大修计划；（3）贯彻落实设备的使用和维护管理制度，定期组织设备检查；（4）负责监督检查设备维护保养工作和相关记录；（5）负责制定包装厂设备培训计划，负责包装厂操作工的设备使用维护知识及相关制度的培训；（6）负责及时向上汇报生产中发生的设备事故，并组织进行事故调查，填写事故调查表，提出处理方法和预防措施；（7）负责包装厂设备技术档案及其他设备技术资料的保管。3、工段长职责：（1）掌握本工段设备使用状况，及时向设备管理员提出设备改进建议；（2）负责监督检查设备维护保养工作和相关记录；（3）负责制定本工段设备培调计划，负责本工段操作工的设备使用维护知识及相关制度的培训；（4）负责及时向上汇报生产中发生的设备事故，并协助进行事故调查。4、操作工职责：......2.4设备维修保养主要技术参数旋转刀直径：220mm旋转刀数量：3把旋转刀长度：215mm固定刀数量：2把固定刀长度：215mm粉碎能力：150-180kg/h筛网孔径：Φ8-12mm刀轴转速：570r/min电机功率：4KW进口尺寸：320×200mm外形尺寸：长×宽×高=1000×700×1200工作原理本机的工作原理是物料进入粉碎室，在高速旋转的活动刀与固定刀间受刀的冲击、剪切、磨擦及物料间的相互撞击的作用下被粉碎，经筛网筛选后即成为所需的粉料。常见故障故障现象原因分析处理方法不转，但电机有嗡嗡声转子内有义务或物料存积太多打开检修门清理注意：清理异物时一定要停机，且注意粉碎机切刀，切勿划伤手！维护保养岗位操作工：一、每班检内容：1、检查确认皮带防护罩完好，连接可靠；2、检查确认料斗完好，连接可靠；3.用右手将粉碎机右侧配重轮转动2-3圈，确定是否有卡，擦现象。如有.说明有粉碎物或异物住粉碎机切刀。卸下粉碎机前面的固定螺性，打开上盖，掏出异物。上述条教如有异常，无特殊说明外，请找堆修人员处理。二、清洁内容：所需工具：擦机布一块1、每班：①清理粉碎机内的积物；②清理设备卫生。注意：1、物料中严禁夹带异物；2、生产过程中应时刻注意粉碎机的运转情况，如有异