浅谈自动化设备故障排除方法的优化

刘芳

江苏省无锡技师学院，江苏无锡，214000

0 引言

对于自动化设备，查清其故障原因极为重要。通常情况下，查清设备故障的原因便意味着此项故障便可在日后自动化设备的运转过程中排除了，由此可见，所应用的自动化设备故障诊断方法极为重要。若要确保自动化设备在正常运行的同时，提高自动化设备的运行效率，就必须在原有的基础上，进一步优化自动化设备排除方法。在此过程中可应用直观检查法以及参数调整法等相关方法，主要针对自动化设备的电源以及动态性等方面进行检查，确定故障原因，维护设正常运行。

1 自动化设备故障分析

开展自动化设备的调查与分析是排除自动化设备故障的第一步，同时也是最为关键的一步，本文认为，在此过程中应主要做好以下工作。

（1）相关人员在接到自动化设备故障并要求排除的信息之时，首先务必要求自动化设备操作者将设备维持在故障的状态，无需做任何处理。此种方式有助于设备检查人员准确确定自动化设备故障的原因。

（2）待检察人员到达现场后，需要从自动化设备操作者的口中得到有关于设备出现故障的信息，并要求自动化设备操作者所表达的信息具有一定的准确性与完整性，如此有利于检察人员确定设备故障的大致方向，进而做出精准的初步判断。在此过程中，很可能存在因自动化设备操作人员操作水平较低，而导致其无法准确描述出自动化设备故障的情况[1]。针对此种情况，不应急于处理，而应重新检查自动化设备的各个组件，并确保自身在检查的过程中能够维持故障的原有状态，以免因在不明确故障情况下进行处理，破坏了故障现场，反而为后续的故障维修与故障检测工作带来困难[2]。

（3）结合目前已知的故障情况，按照自动化设备的故障类型进行分类，从而准确判断自动化设备的故障排查原则。通常情况下，自动化设备发生故障，其设备自身都存在对应的显示，因此，大多数自动化设备出现故障的情况，都可通过查阅说明书进行解决。

（4）确定自动化设备大致的故障方向后，再从其中开展细致的排查，从而精准确定自动化设备出现故障的原因。此时对于维修人员，才是真正的维修挑战，不仅要求维修人员对于自动化设备具有较高的熟悉程度，而且还要求维修人员具有丰富的维修经验与扎实的基础知识，以及精准的判断能力，是对维修人员的一个综合考验[3]。

（5）在自动化设备故障的排查过程中，有些故障较容易排查，且判断故障的方式也较为简单，而有的故障判断起来极为复杂，不仅需要维修人员提前做好一系列的排查与维修准备工作（如：配备全套的维修工具、具有自动化设备零部件的修理技能，按照排查步骤做好自动化设备元件采购等工作）。

2 自动化设备常用的诊断方法

2.1 直观检查法与仪器检查法

在自动化设备故障排除的过程中，直观检查法是应用次数最多的方法之一，其主要是依靠维修人员自身丰富的经验与灵敏的感官进行检查，通常情况下，直观检查法主要包括以下两点。

（1）询问。自动化设备维修人员可仔细询问自动化设备操作人员以及其他相关的现场人员，设备发生故障的情况、设备发生故障的情境以及过程、表现等。通常情况下直观检查法的询问步骤会伴随整个故障排查过程，要求维修人员做到边询问、边检修。

（2）目视。自动化设备维修人员需要查看自动化设备各个部分是否处于正常工作的状态，通常情况下，要求自动化设备维修人员着重针对自动化设备的主轴、机械手臂等组件进行检查。同时，也要求自动化设备维修人员针对温控装置、数控系统等电控装置进行检查，判断其是否存在无警报的情况[4]。另外，要求自动化设备维修人员检查自动化设备的电线、电缆是否存在脱落的情况，并对各相关操作组件的位置是否处于合理的变动范围内等情况进行确认。

仪器检查法属于自动化设备故障排除过程中的常用方法，其检查原理较为简单，主要是针对常规电工仪表的电流以及电压进行检查，同时也会涉及对电工仪表各组线交织情况的检查，以及对自动化设备直流与脉冲信号等方面进行策测量，寻找其中可能出现的故障[5]。以自动化设备的电源情况为例，其主要是针对电路板上所设置的信号检测点的测量，并通过示波器观察检测点所带动的信号幅度值，以此来确定自动化程序中出现故障的部位以及造成部位故障的原因。

2.2 信号与警报器指示分析法以及接口状态检查法

信号与警报器指示分析法主要包括两个重要组成部分，分别是硬件警报指示与软件警报指示。

（1）硬件警报指示。在自动化设备故障的排除过程中，硬件主要指服务于自动化系统内部的各种电子，以及电板上能够显示各种机械状态的指示灯。此时自动化设备维修人员便可针对指示灯的闪烁情况，判断自动化设备故障所在，并依据设备故障所对应的相应功能进行说明，如此便可精准确定故障的排除方法以及维修自动化设备正常运行的手段[6]。

（2）软件警报指示。自动化设备在故障排查过程中所指的软件，主要包括系统软件以及PLC程序等，二者若在设备运行过程中出现故障，则都会伴随相应的警报显示，自动化设备维修人员可依据警报判断之相应的软件问题，明确故障原因后加以排除。

接口状态检查法多被自动化设备维修人员应用于PLC集成之中，而自动化设备所发生的各项故障之中，有些故障会造成自动化设备接口信号错误或直接导致相关数据丢失。但无论是哪种情况，都可通过自动化设备的指示灯显示出来，又因为所有的接口信号最终都会通过PLC的编程器进行调出，因此，自动化设备维修人员可通过指示灯以及编程器的调出信息进行自动化设备故障排除工作。

2.3 参数调整法与备件置换法

参数调整法实际上可以适用于大部分的自动化设备，其原理在于运用数控系统与PLC系统等相关伺服驱动系统设置修改参数，以此促使自动化设备能够适应各种不同的工作要求以及工作状态。另外，应用参数调整法对自动化设备的参数进行调整，还能够使自动化设备本身与其他电气系统达成良好的共同运作，属于优化自动化系统功能的重要手段之一。因此，对于自动化设备运作过程中的一切参数变化，相关责任人员都应对其予以足够重视，尤其针对自动化设备的模拟量参数，相关责任人员必须确保参数资料的完整性，一旦发生资料丢失，则很可能造成自动化设备的运转错误、降低自动化设备的性能。通常情况下，自动化设备的长期运作，都会引起机械性能的变化，从而打破设备自身的最佳配置以及性能状态，针对此类故障，需要维修人员重新调节自动化设备中的一个或多个相关参数进行故障排除。

备件置换法主要应用于自动化设备最终的故障分析结构全部集中在某一个电路板上之时，由于自动化设备在运行过程中导致电路集成度不断扩大，使得将故障准确落实在自动化设备的某一个软件之中较为困难。为了能够不影响设备的故障排除时间，维修人员可在备有相同配件的情况之下进行备件替换，而后再开展自动化设备的故障检修工作。在此过程中，需要维修人员仔细阅读相关备件资料，明确备件的替换步骤，以免因替换方式不正确，扩大自动化设备的故障范围。若在不能确定到底是哪个部件出现问题，而自身又没有可替换备件的情况之下，维修人员可尝试将系统中的两个相同或相兼容的板进行互换，而后再开展自动化设备的检查工作，此种方式属于备件置换法中的交叉置换法，但在应用此种方法之时，要求维修人员事先务必要考虑周全，反复检查。

3 自动化设备故障排除方法实践

自动化设备的分析过程实际上就是自动化设备故障的排除过程，下文将举例说明自动化设备的维修概要，以此为自动化设备维修人员提供一些维修参考。

3.1 检验电源，防止自动化设备失效

电源是自动化设备的基本动力所在，即便设备一切正常，若电源供电不充足，则同样会引起自动化设备出现短路或工作效率下降等诸多情况，但无论是哪种情况的出现，都会对自动化设备造成一定损坏。部分西方国家整体供电情况较为良好，且供电充足，相对应的电网质量高于各国平均水平，因此，部分西方国家在自动化设备的设计过程中，对于电源以及供电方面的考虑较少。而我国相对部分西方国家却存在着一定的供电问题，再加上各地区供电过程中所出现的一系列人为因素，导致我国在应用机械化设备的过程中，难以避免的会出现电源障碍，使得自动化设备运转受到阻碍[7]。

3.2 数字系统位置环发生故障或设备坐标找不到零点

自动化设备所发生的数字系统位置环故障主要包括两方面。①位置环警报。造成此种现象的原因较多，其中包括自动化系统内部的测量元件出现损坏以及自动化设备自身建立的信号接口错误等。②自动化设备的坐标轴并未按照系统预设的轨道运行，造成此种现象的原因主要有两个，一是自动化设备的坐标轴漂移幅度过大，二是测量元件受到不同程度的损坏。此外，也包括位置环与速度环接之间的比例关系不正确等情况[8]。

自动化设备坐标找不到零点的原因较多，其中出现情况最多的为“零方向在远离零点”，同时，也可能因为自动化设备的回零减速开关出现短路或失灵的情况。

3.3 设备动态性变差

自动化设备动态特性变差，导致其自身性能直线下降，甚至在运转过程中出现不规律变动。针对此种情况，很有可能是因为自动化设备各个组件之间的空隙较大，而导致自动化设备在运转过程中发生零件位移，或因为自动化设备自身零件严重磨损造成的。同时，并不排除因保养失误而造成自动化设备动态性变差的情况。以设备涂润滑油为例，若设备两次涂润滑油的时间间隔已经远远超出设备保养要求的相关期限，则便会出现此种情况[9]。

3.4 偶发性停机故障

能够造成自动化设备偶发性停机的情况并不多，通常情况下包括以下两点。

（1）自动化设备内部各个软件中的设计问题。因软件在设计过程中，未考虑到某些特定的操作与各项功能的契合度而导致自动化设备出现偶发性停机的故障。通常情况下，针对此种情况，只需要断电，而后再接上自动化设备的电源便可消除。

（2）由自然环境条件所引起的自动化设备偶发性停机故障。若自动化设备长时间处于潮湿或温度过高的情况之下，很有可能会造成设备偶发性停机故障。但由于受到自然环境的影响，此种因素往往被人们所忽视。针对此种情况，目前并不存在完善的优化策略，只能过通过人为改善自动化设备所处环境，定期保养，防止偶发性停机故障的发生。

4 结语

综上所述，自动化设备的故障排除是维护自动化设备正常运转的关键所在。要求自动化设备维修人员在开展相关设备故障分析与排除的过程中，应有一定耐心，同时要求自动化设备维修人员自身应有扎实的基础知识与较高的排除能力，以及一定的自动化设备故障排除经验。另外，在自动化设备故障的排除过程中，可能出现多种突发情况，需要维修人员在正式开展设备检查之时，做好各项准备，并告知设备操作人员正确的操作方式，以及发生故障应该如何保持设备故障现状等相关信息，如此才能够更好地维护自动化设备正常运转。