【畅学技术】西门子助力驱动工程师高效运维
01.
引言
电气运维工程师在当前工业自动化和信息化快速发展的背景下，扮演着越来越重要的角色，随着技术的进步，在智能制造和工业4.0高速推进中，电气运维工程师不仅要掌握传统的日常巡检、故障排查、备件更换，还需要进行数据收集及分析等工作。生产企业产线上电气设备品牌、电气设备种类众多（PLC、变频器、传感器等），对电气运维工程师的知识技能要求较高。
变频器作为自动化生产线电气系统中的重要组成部分，SINAMICSG120系列变频器在工业领域广泛应用。
本文以G120变频器单一故障为例洞察电气运维工程师工作主线。
02.
F30002过电压故障引发高效运维的思考
电气设备在运行过程由于操作不当、外围环境的变化、设备维护不当等原因导致设备出现故障，当设备出现故障时需要电气运维工程师及时处理故障，缩短宕机时间，减小损失。
立体仓储是新型的仓储方式，广泛的应用在工业制造、物流运输、大型商超等行业，立体仓储的系统中有一重要的组成部分为输送机，在运输货物停车时偶发出现故障F30002。
2.1
观察LED灯显示判断变频器状态
当变频器出现故障F30002时变频器LED中的RDY灯呈红色闪烁。电气运维工程师在日常设备巡检变频器时需要观察变频器CU（控制单元）的LED灯，通过观察LED灯的显示判断变频器当前运行正常状态。
1.RDY：绿色常亮代表正常状态、绿色闪烁代表调试中、红色闪烁代表当前存在故障等
2.BF：熄灭状态代表变频器与控制器之间通信正常、红色闪烁代表周期性通信尚未建立等
3. SAFE：黄色常亮为激活安全功能、闪烁为安全功能触发生效等
4. LINK 1/2：常绿为通信线缆已连接等
2.2
查看具体故障代码
当发现RDY呈红色闪烁时表示变频器存在故障。处理故障前需要知道具体的故障代码，通过故障代码的代表的含义查找故障原因，代码可以通过以下方式查看：
操作面板BOP-2、IOP-2
调试软件（Startdrive、STARTER）查看当前故障代码
上述工具不仅可以查看当前故障代码还可以查看历史故障、报警代码。
2.3
F30002排查步骤
设备在生产过程中出现故障后，电气运维工程师应及时发现并处理故障。现场设备众多对于电气运维工程及时发现故障并快速处理具有很大挑战，有些故障属于偶发，故障复位后设备能够正常运转，但需要查找出具体的故障原因，以避免后续出现相同故障。
通过变频器RDY灯或者上位机提示信息，当变频器存在故障时，通过IOP-2、Startdrive等工具查看故障代码为F30002，需要进行故障分析及排查步骤如下：
查看代码后但不知其含义，可以查阅G120系列产品的参数手册，根据调试软件故障代码的附加信息或者查看调试软件的帮助文档获取其含义，可以得知F30002定义为直流母线过电压故障。
故障定义：（r70）直流母线过电压
故障触发机制（条件）：当前r70的值超过r0297的阈值时会报故障F30002。
导致故障的原因：1）电机反馈能量较多；2）进线侧电压输入过高；3）直流母线电压控制器（Vdc_max）被关闭等。
5.使用Trace功能监视变频器故障发生前的运行状态，判断故障发生的原因：
查看手册或者软件可以帮助我们清晰故障代码的定义、触发机制和导致故障的原因，对于不能确定的一种或者多种原因共同导致的故障、偶发故障，此时我们可以使用调试软件配置Trace曲线监视信号、触发条件下载至变频器中，记录变频器一些数据故障前、后的变化，来分析故障的具体原因。以调试软件STARTER软件展示相关配置。
针对变频器报F30002故障可以监视r62、r63、68、r70、r82、r89等参数，由于报F30002故障变频器进行OFF2自由停车，监视故障前的状态及其重要，需要进行预触发，触发条件可以选择触发器故障，当变频器报出任意故障时曲线都会被触发记录，如果需要选择单一故障触发时需要设置P2128[0]=30002,触发器选择出发变量，变量选择r2129[0]=1时触发。
G120系列变频器的Trace数据根据设置时间读取录制完成后，调试软件与变频器建立通信曲线呈现到软件进行查看。
如图2-7采样的曲线所示，当设备处于减速时变频器的直流母线电压（r70）由DC 540V升至DC824V，判断原因为在减速过程中电机回馈较多能量导致直流母线电压升高，超出故障阈值时报故障F30002。
解决措施：
可以加装合适的制动电阻，设置P219为制动电阻的Zui大功率。
延长斜坡下降时间。
找到具体故障原因并进行整改以防后续相同故障发生。
2.4
故障复位
故障原因排查清楚后可以进行故障复位，常见的故障复位方法有：
断电重启；
通过DI端子，例如DI0为故障复位：p2103=r722.0，由0→1上升沿故障复位；
操作面板进行故障复位操作面板有BOP-2、IOP-2；
还可以使用调试软件Startdrive、STARTER。
03.
助力驱动工程师高效运维
–G120变频器运维操作
上述以处理F30002故障是电气运维工程师运维工作的一部分，SIEMENS驱动工程师团队经过大量调研，电气运维工程师工作中还会做数据的统计、备件的更换，电气设备的升级改造等工作，制作了G120高效运维系列视频，每期以短视频、通俗易懂的介绍方法来展示变频器数据查看，故障排查，备件更换的方法与技巧等内容。
3.1
运维视频内容：
运维视频包含了丰富的内容，日常维护、快速诊断故障、快速恢复生产三大系列。每个系列又包含了许多的子集。
观看学习运维系列视频后可以提高运维效率，快速的进行故障诊断，判断变频器的运行状态，快速定位到自己想观察的数据，当设备出现故障时快速锁定故障原因并快速复位等。
视频链接：https://1847.siemens.com.cn/course/detail/1/1811053?channel_link_type
智能制造和工业4.0浪潮下，运维工程师还需要统计设备的运行数据，故障的发生次数等，通过统计数据分析，进行设备的预防性维护，现场设备众多，统计数据量庞大，对于运维工程师有极大的挑战，可以配置DCMA软件，实现预测性维护。
04.
助力驱动工程师高效运维
— DCMA变频器健康管家
DCMA -云边端一体化西门子驱动设备数字化解决方案：实现驱动链的透明度、故障诊断以及预测性维护；基于边缘计算理念的驱动数据分析，提高驱动系统的生产力、效率和可持续性，帮助企业实现智能运维。
4.1
驱动链中存在的痛点
驱动链数据不透明，现场点检效率低
驱动链设备的故障和隐患会引起非计划停机
现场维护成本高
缺乏统一的设备运维平台或工具
4.2
DCMA解决方案
助力电气运维工程师高效工作
解决对于变频器、电机的预测性维护的痛点
基于云边端架构实现驱动链的状态监控与数据分析服务
驱动链的状态监控，实现其透明度
驱动设备的专家知识库及数据追踪，可作为故障分析的诊断工具
驱动设备的健康度评估及KPI 趋势监控，实现驱动设备的预防性维护
驱动设备的电容评估，实现驱动设备的预测性维护
开放的 API 接口可将驱动数据集成到云平台
4.3
DCMA给客户带来的收益
设备点检的时间减少 30%
对于某些应用场景可以避免非计划停机
驱动链设备的维护时间可以缩短至原来的 80%
被动式故障分析的效率提高至少 10% -15%
备件库存可以更加优化，备件成本至少降低 15%
助力智能制造，加速客户设备的转型升级，实现驱动链设备的数字化运维