Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Системы Методы Технологии. М.Ю. Васенёв. Диагностика оборудования … 2018 № 4 (40) с. 148-152 149 тратам и издержкам . Поэтому гораздо более дейст- венным способом видится организация эффективной системы диагностики компонентов КМУ. Бесспорно, существуют узлы КМУ, диагностику ко- торых удобнее осуществлять без использования авто- матики, например, рекомендуется с периодичностью, указанной в инструкции, измерять зазор между теле- скопическими секциями стрелы и пластинами сколь- жения, а также следить за толщиной опорных пластин скольжения цилиндров. Необходимо своевременно ме- нять пластины, чтобы люфт между секциями не пре- вышал допустимой величины, и перемещения КМУ были более точными. К сожалению, на практике часто пластины скольжения не меняют, пока «металл не нач- нет скрести по металлу» [1; 2]. Если говорить о структуре современного манипуля- тора ЛЗМ, то он включает в себя большое количество всевозможных узлов и компонентов, а также крупных блоков. Рассмотреть способы диагностики для каждого из них в рамках одной статьи практически невозможно, поэтому ограничимся вопросами обнаружения причин неисправностей и сбоев, возникающих в электронном и сетевом оборудовании манипуляторной установки лес- ной машины. Итак, целью данной работы является рассмотрение способов диагностики электронных компонентов кра- на-манипулятора современных ЛЗМ благодаря воз- можностям, предоставляемым сетевым протоколом, на основе которого функционирует ее система управления. Теоретическая часть. Для передачи данных и при управлении процессами в ЛЗМ традиционно используют- ся различные полевые шины (в большинстве случаев CAN/CANopen), а также некоторые проприетарные про- токолы [3–6]. Но сегодня в промышленности, энергетике, нефтегазовой отрасли, на транспорте и производственных предприятиях все шире применяется технология Ethernet. Сети на базе этой технологии привлекают низкой стоимо- стью и простотой реализации [7]. По данным HMSIndustrial Networks,в 2017 г. про- мышленный Ethernet ( Industrial Ethernet ) обогнал тра- диционные промышленные сети ( Fieldbus ) в новых устройствах автоматизации (рис. 1). Рис. 1. Динамика доли рынка промышленных стандартов автоматизации [8] С темпом роста в 22% сегодня Industrial Ethernet уже занимает 52% мирового рынка. Например, EtherNet/IP теперь является наиболее популярным протоколом на базе Ethernet— 15%.За данным стандартом следуют стандарты PROFINET с долей в 12% и EtherCAT с 7% соответственно. Беспроводные технологии также наби- рают силу с долей рынка 6% [8]. Если говорить о внедрении протоколов на основе Industrial Ethernet в современные ЛЗМ, то по ряду фак- торов наиболее интересным и перспективным видится использование стандарта EtherCAT. Перечислим ос- новные из них(более подробно см. в [9; 10]).  Малое время цикла. Типовое время цикла (мини- мальное) для EtherCAT составляет от 50 до 250 мкс (в случае с использованием технологии XFC—12,5 мкс), тогда как для классических полевых шин оно находит- ся в диапазоне от 1–2 до 15 мс (например, у PROFIBUS—2 мс).  Гибкость сети. Сеть на основе EtherCAT практи- чески не имеет ограничений по топологии, допускается резервирование. Поддерживается функция «горячего подключения», что немаловажно, так как при этом уменьшается время простоя техники при замене ком- понента.  Экономическая эффективность использования протокола . Допускается использование стандартных Ethernet-кабелей и разъемов, не требуется использова- ние специальных коммутаторов, занимающих лишнее место в кабине машины (как было бы в случае с Ethernet/IP, PROFINET). Также, что немаловажно, тех- нология EtherCAT признана по всему миру, имеются широкий ассортимент продукции и соответствующая поддержка продуктов представительствами. Кроме того, хотелось бы отметить тот факт, что для членов технологической группы EtherCAT (ETG) дос- тупны спецификации, а также коммерческие и условно бесплатные пакеты с открытым исходным кодом для ведущего и ведомого устройств. Практическая часть. Итак, проиллюстрируем, какие возможности в плане диагностики манипуля- торной установки ЛЗМ привносит использование про- токола на базе Industrial Ethernet, в нашем случае EtherCAT [11; 12]. Для этого рассмотрим несколько случаев, которые могут возникнуть при лесозаготов- ках (уделим внимание характерным проблемам, воз- никающим на аппаратном уровне, так как сбои на программном уровне не зависят от места применения того или иного оборудования). 1. Определение обрыва в сети/отказа компонен- та. Нередко в процессе работы операторы ударяют стрелой КМУ по окружающим предметам и даже по кабине, могут волочить грузы по земле стрелой, что способно привести к вибрационным, механическим и иным воздействиям на кабели, соединяющие между собой компоненты, а также на них самих. Может про- изойти обрыв кабеля, его повреждение или выход уст- ройства из строя. Также в электронной системе КМУ причиной отказов компонентов иногда могут стать значительные скачки напряжения в бортовой сети ма-