1.前言
牙轮钻机露天作业时，由于露天环境条件的恶劣，牙轮钻机中各个机构装置的冲击和振动较大，因此牙轮钻机会时常出现机构装置的各种故障，而且故障率比较高，故障诊断与排除的周期比较长，工作效率比较低。针对以上问题，以yz-35d牙轮钻机为研究对象，针对回转机构、提升机构、油泵系统和空压机系统出现的故障，设计了yz-35d牙轮钻机数字故障诊断系统，当牙轮钻机中提升电机、回转电机、油泵和空压机系统出现故障时，系统能够及时准确地给出故障及其排除故障方法以提示现场工作人员，有效地提高了 yz-35 d牙轮钻机的可靠性和工作效率。
2.数字故障诊断系统总体方案
数字故障诊断系统有两个子系统组成：故障信号采集系统和故障诊断监控系统。故障信号采集系统主要是将yz-35d牙轮钻机中回转电机、提升电机、油泵系统和空压机系统的相关信号采集到控制器当中。故障诊断系统则是通过采集来的故障信号进行诊断，给出故障原因以提示现场工作人员和维护人员采取相应措施，及时排除故障。故障信号采集系统和故障诊断系统通过profibus总线实现两个系统之间数据通信。数字故障诊断系统的总体结构图如图1所示。
图1. 数字故障诊断系统的总体结构图
3.故障信号采集系统
故障信号采集系统主要是将回转电机、提升电机、油泵系统和空压机系统的相关信息采集到控制器当中。其中，故障信号采集器使用西门子s7-300 plc，可扩展不同功能模块，各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务；简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；当控制任务增加时，可自由扩展；大量的集成功能使其功能非常强劲。
故障信号采集系统结构图如图2所示。提升电机和回转电机在工作时是根据工作需要进行变频运转，则将其变频器中的主要故障信息分别通过profibus总线传送到控制器当中；油泵系统中油泵工作时的电流变化对牙轮钻机工作影响比较大，因此，油泵的三相电流通过三个电流互感器和一个三相交流电流变送器转化成4-20ma送到plc的模拟量输入模块中；而空压机工作时的储气温度和出气温度对牙轮钻机的工作影响非常大，因此，将这两个测量温度的热电偶电压信号直接送入到plc的模拟量输入模块中。s7-300 plc的硬件组态如图3所示。
图2. 故障信号采集系统
图3. s7-300 plc的硬件组态
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