PLC在機(jī)電設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

摘 要：利用PLC和計(jì)算機(jī)構(gòu)成的診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了故障系統(tǒng)的智能化，充分利用PLC硬件資源和外圍線路的鏈接，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷，快捷方便。

關(guān)鍵詞：PLC 故障診斷 診斷方式

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0073-01

隨著PLC技術(shù)水平不斷提高，自動(dòng)化的集成度也在不斷提高。開灤集團(tuán)東歡坨選煤廠生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)，PLC在此集中控制系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，選煤廠集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在故障報(bào)警方面，PLC能夠在設(shè)備開始運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)，迅速發(fā)出相應(yīng)指令，并彈出報(bào)警信號(hào)，給檢修人員提供可靠的故障信息，從而減少處理故障的時(shí)間。

1 PLC診斷故障的基本原理

（1）東歡坨選煤廠機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)主要取自開關(guān)量信號(hào)，PLC通過開關(guān)量的通和斷對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷。PLC對(duì)開關(guān)量的識(shí)別是通過輸入模塊來實(shí)現(xiàn)的。PLC控制設(shè)備運(yùn)行時(shí)，設(shè)備中的溫度、壓力、急停、跑偏、速度、過熱以及各種按鈕和行程開關(guān)的傳感器與PLC輸入模塊相連接，輸入模塊的每個(gè)輸入端子定義一個(gè)地址，PLC的內(nèi)部電路可以感知開關(guān)量信號(hào)的有無，PLC根據(jù)讀取地址的狀態(tài)，來識(shí)別各種故障，又通過組態(tài)軟件，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)與地址的鏈接，快速的彈出報(bào)警信息，提示檢修人員設(shè)備的故障點(diǎn)。從而對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行處理，非常方便快捷。這種診斷方法，故障定位準(zhǔn)確，還可以通過梯形圖程序在線觀測(cè)，每個(gè)故障點(diǎn)都可以進(jìn)入設(shè)備的控制系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備的保護(hù)。

（2）模擬量信號(hào)的故障診斷。模擬量信號(hào)的應(yīng)用同樣很廣泛，用來對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并能通過看取數(shù)據(jù)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在開灤東歡坨選煤廠的PID系統(tǒng)，所用的液位計(jì)、密度計(jì)、壓力表以及各種補(bǔ)水閥門均使用的模擬量信號(hào)。對(duì)于模擬量信號(hào)的故障診斷，PLC對(duì)模擬量信號(hào)的識(shí)別是通過PLC的模擬量輸入輸出模塊來完成的。模擬量輸入輸出模塊采用A/D轉(zhuǎn)換原理，輸入端接收來自傳感器或信號(hào)發(fā)生器的模擬信號(hào)，輸出端輸出的模擬信號(hào)作用于PLC的控制對(duì)象。PLC診斷模擬量故障的過程，實(shí)質(zhì)就是將在相應(yīng)A/D通道讀到的監(jiān)測(cè)信號(hào)的模擬量的實(shí)際值與系統(tǒng)允許的極限值相比較的過程。如果比較的結(jié)果是實(shí)際值遠(yuǎn)離極限值，則表明機(jī)電設(shè)備對(duì)應(yīng)的受監(jiān)控部位處于正常狀態(tài)，如果實(shí)際值接近或達(dá)到極限值，則為不正常狀態(tài)。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)變化范圍確定，利用PLC上的模擬量設(shè)定開關(guān)可精確設(shè)置該極限值。當(dāng)模擬量的實(shí)際值達(dá)到模擬量設(shè)定開關(guān)的設(shè)定值，PLC還能按照一定的邏輯關(guān)系啟動(dòng)開關(guān)量模塊上的輸出位，或者從PLC的通訊口主動(dòng)發(fā)起通訊，從而輸出故障診斷的結(jié)果，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制。

應(yīng)用實(shí)例：

開灤東歡坨選煤廠的PID系統(tǒng)，所用的液位計(jì)、密度計(jì)、壓力表以及各種補(bǔ)水閥門均使用的模擬量信號(hào)。這些閥門出現(xiàn)故障后，即可用以下方法進(jìn)行故障診斷。

模擬量信號(hào)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有相應(yīng)的參數(shù)變化范圍，由于模擬量信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)故障操作人員很容易發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)備正在運(yùn)行，則按以下方法檢查。對(duì)模擬信號(hào)的檢測(cè)，因設(shè)備采用的是4～20mA輸入，所以在模擬信號(hào)輸入端串聯(lián)一個(gè)萬用表，檢測(cè)模擬信號(hào)的電流值，并與PLC的輸出值做比較，便可知道數(shù)值是否正確。如果是模擬量輸出，在模擬信號(hào)輸出端串聯(lián)一個(gè)萬用表，從PLC監(jiān)控畫面上操作，使PLC輸出參數(shù)范圍的最大值，檢測(cè)模擬信號(hào)的電流值，即可判斷是PLC故障還是設(shè)備故障，找到故障點(diǎn)以后應(yīng)做出相應(yīng)的處理。

2 利用PLC和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化診斷方式

在日常生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備不啟車現(xiàn)象，但通過組態(tài)軟件，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警提示，很容易解決故障，由此可見PLC在工業(yè)生產(chǎn)中，它的報(bào)警系統(tǒng)，在生產(chǎn)維護(hù)中起著至關(guān)重要的作用。并且PLC本身性能穩(wěn)定，故障率低。

PLC中斷輸出主要有以下幾種方式：

1）各開關(guān)量輸入中斷，各開關(guān)量的輸入地址由通變成斷。

2）各開關(guān)量輸入輸出模塊工作不穩(wěn)定，自行中斷，自行恢復(fù)。

3）程序內(nèi)部定時(shí)器或各閉鎖關(guān)系導(dǎo)致PLC輸出中斷。

輸出中斷后，可通過PLC程序診斷故障，有些故障可以直接從工控機(jī)畫面彈出故障報(bào)警信息，有些故障雖然可以直接從工控機(jī)畫面彈出報(bào)警信息，但產(chǎn)生此報(bào)警信息的原因還需查找，還有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是程序內(nèi)部有些動(dòng)作不執(zhí)行，或某些條件未滿足，遇到后面的情況，跟蹤監(jiān)視PLC程序的運(yùn)行狀態(tài)，是確定故障很有效并快捷的方法，可根據(jù)程序通過PLC狀態(tài)顯示的信息，輸入輸出信息，來判斷PLC中斷輸出的原因，為解決故障節(jié)省了時(shí)間。

開關(guān)量輸入中斷在機(jī)電設(shè)備中非常常見，東歡坨監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備選用兩套工業(yè)計(jì)算機(jī)與PLC主站通訊，采集的數(shù)據(jù)通過GE CIMPLICITY HMI工業(yè)動(dòng)態(tài)圖形監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)顯示全廠設(shè)備運(yùn)行工況，實(shí)時(shí)顯示各系統(tǒng)運(yùn)行情況。由于CIMPLICITY HMI有很強(qiáng)的圖形功能和數(shù)據(jù)庫功能，可以提供設(shè)備的動(dòng)畫演示，使畫面顯示更加直觀。并能夠充分顯示設(shè)備狀態(tài)表、運(yùn)行狀態(tài)，這些優(yōu)點(diǎn)能夠在設(shè)備開始運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)，能迅速發(fā)出相應(yīng)指令，并能彈出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員給檢修人員提供可靠的故障信息，從而減少處理故障的時(shí)間；檢修人員可根據(jù)各種報(bào)警信息，處理各種故障，一般故障為外圍線路故障。

應(yīng)用實(shí)例：

開灤東歡坨選煤廠集控室配置性能優(yōu)良的兩臺(tái)工控機(jī)，采用Windows2000操作系統(tǒng)，安裝CimplicityHMI組態(tài)軟件。兩個(gè)工控機(jī)都通過配置的以太網(wǎng)卡連接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，兩臺(tái)上位機(jī)均可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)上所有PLC的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。一臺(tái)工控機(jī)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)可以正常使用，作為備用系統(tǒng)?？刂品绞剑翰捎眉锌刂坪途偷貑慰貎煞N方式。集中控制時(shí)，控制系統(tǒng)各設(shè)備之間互相閉鎖，按逆煤流方向順序啟車，順煤流方向延時(shí)停車；就地單控時(shí)，設(shè)備之間解鎖。正常情況下，使用集控方式，由集控室操作人員集中操作，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行程序自動(dòng)啟停和系統(tǒng)轉(zhuǎn)換；當(dāng)檢修設(shè)備試車時(shí)，使用就地單控方式，由現(xiàn)場(chǎng)操作人員就地單控操作設(shè)備。

同時(shí)GE CIMPLICITY HMI的軟件是靈活的可伸縮的，其工業(yè)動(dòng)態(tài)圖形編輯方便，可以根據(jù)工藝流程的需要進(jìn)行編輯，滿足生產(chǎn)的需要。根據(jù)這一特點(diǎn)，技術(shù)人員曾經(jīng)完成了選煤廠提煤系統(tǒng)、洗煤系統(tǒng)以及放煤系統(tǒng)等改造，使選煤廠的生產(chǎn)工藝越來越完善，該軟件使集控人員非常清晰的了解新的工藝流程，為選煤廠的生產(chǎn)提供了很大的方便。

3 結(jié)語

PLC可為機(jī)電設(shè)備的故障診斷提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。在進(jìn)行故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)診斷系統(tǒng)的功能要求，選用適當(dāng)?shù)腜LC，可豐富和完善診斷系統(tǒng)的功能。隨著PLC新產(chǎn)品的研制成功，它在故障診斷領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V闊的應(yīng)用前景。