基于可移動存儲設(shè)備的掘進(jìn)機(jī)故障診斷設(shè)計(jì)方案

薛超

摘 要：描述了一種基于可移動存儲設(shè)備，通過其相應(yīng)的文件讀寫模塊用于掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷的設(shè)計(jì)方案，該方案利用低成本的硬件作為煤礦井下電氣自動化設(shè)備輔助診斷手段，不僅能給設(shè)備使用單位帶來方便，而且能為設(shè)備制造商降低售后服務(wù)成本。

關(guān)鍵詞：PLC 掘進(jìn)機(jī) 串口通訊 FX3U-232-BD 故障診斷

中圖分類號：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0068-01

隨著煤炭開采向著機(jī)械化、自動化方向發(fā)展，越來越多的用到了掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備。而這些設(shè)備幾乎無一例外地使用了PLC、PCC等各種類型的可編程控制系統(tǒng)，以及復(fù)雜的控制、保護(hù)回路和傳感器，并且其自動化程度還在不斷提升中。另一方面，目前我國煤炭行業(yè)，井下設(shè)備受相關(guān)維修維護(hù)人員知識水平限制、維護(hù)不到位以及對產(chǎn)品的不熟悉，造成了部分簡單故障無法處理、故障現(xiàn)象描述不清楚等情況，既影響正常安全生產(chǎn)，也給設(shè)備制造商售后服務(wù)帶來不小壓力。而通常的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程維護(hù)成本高、配線麻煩，在煤礦井下部署并不方便。現(xiàn)如今U盤、SD卡、TF卡等可移動存儲設(shè)備已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活、工作當(dāng)中，其攜帶方便、容量大、價(jià)格便宜，特別是文件讀取非常方便?；谝陨显?，本文以U盤為例，筆者在這里提出一種基于可移動存儲設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)方案，幫助掘進(jìn)機(jī)維修維護(hù)人員協(xié)助廠家分析、診斷故障，盡早恢復(fù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。

1 原理介紹

三菱FX3U-64MR可編程控制器（PLC）內(nèi)部寄存器，如各I/O口狀態(tài)、模擬量存儲單元數(shù)值等，通過FX3U-232-BD（RS-232C通訊功能擴(kuò)展板）使用RS指令往外部發(fā)送，再通過帶串口功能的U盤文件讀寫模塊將串口發(fā)送來的數(shù)據(jù)最終以文件的形式存儲到接駁于讀寫模塊的U盤當(dāng)中。掘進(jìn)機(jī)在出現(xiàn)故障且維修維護(hù)人員無法診斷處理的情況下，將U盤插入文件讀寫模塊并將模塊連接至PLC的串行通訊功能擴(kuò)展板，并按照廠家技術(shù)人員要求，順序完成相應(yīng)操作。操作完成后便可將U盤及模塊拆除并恢復(fù)設(shè)備原始狀態(tài)。升井后將U盤中的文件發(fā)送給廠家技術(shù)人員，從而實(shí)現(xiàn)輔助故障診斷。

2 硬件構(gòu)成

本方案中需要用到的硬件有U盤文件讀寫模塊、U盤、FX3U-64MR可編程控制器、FX3U-232-BD等，配置（見圖1）。

三菱FX系列PLC以其可靠性、豐富的擴(kuò)展性和通用性，被廣泛地應(yīng)用于各自動化行業(yè)。FX3U-64MR作為其第3代微型可編程控制器，在速度、容量、性能和功能方面都有不小的提升。改進(jìn)后的FX3U-232-BD能夠更加牢固、可靠的安裝于PLC基本單元擴(kuò)展接口上。通過RS指令，能夠簡單迅速的完成PLC與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。帶串口功能的U盤文件讀寫模塊，一方面利用單片機(jī)自帶串口通訊功能或者配合MAX 232芯片，將三菱FX3U-232-BD發(fā)送來的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)中，并通過掛接于單片機(jī)的CH375通用接口芯片的USB總線來完成U盤的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)不依賴于通用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。

3 程序編制

程序設(shè)計(jì)主要涉及到FX3U-232-BD模塊通訊，以及U盤文件讀寫模塊單片機(jī)的相應(yīng)程序。由于后者已作為成熟產(chǎn)品存在于市面上，對其原有程序做很小改動甚至不作修改便能滿足功能要求。本文只給出PLC端的程序，其功能為實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)輸出（見圖2）。

第0步設(shè)置8位數(shù)據(jù)處理模式；第3步為上電復(fù)位輸出寄存器，并設(shè)置串口通信格式為8位數(shù)據(jù)長度、無奇偶校驗(yàn)、1位停止位、波特率為9600bps；第14步調(diào)用RS指令設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)地址和點(diǎn)數(shù)，并設(shè)置不接受數(shù)據(jù)；第24步設(shè)置每一秒鐘完成一次數(shù)據(jù)的發(fā)送，并寫入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后置位M8122發(fā)送相應(yīng)長度的從D200開始的數(shù)據(jù)。

至此，完成了對PLC端狀態(tài)的發(fā)送。這些狀態(tài)本身在一定程度上體現(xiàn)了PLC運(yùn)行情況以及外圍硬件回路工作情況，對故障的診斷提供了非常重要的信息。

4 結(jié)語

該方案主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、方便，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不會對整機(jī)的成本產(chǎn)生影響，也不會產(chǎn)生安全上的任何問題，因?yàn)樗旧頍o需對產(chǎn)品軟硬件做任何的改動。更進(jìn)一步的，通過定制的文件讀寫模塊中單片機(jī)程序，直接生成所需格式的文件，再經(jīng)計(jì)算機(jī)上編寫對應(yīng)的上位機(jī)軟件處理，便可實(shí)現(xiàn)故障的自動分析與診斷。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳蘇波.三菱PLC快速入門與實(shí)例提高[M].人民郵電出版社，2008.

[2] FX系列特殊功能模塊用戶手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.

[3] 三菱FX系列PLC編程手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.endprint

摘 要：描述了一種基于可移動存儲設(shè)備，通過其相應(yīng)的文件讀寫模塊用于掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷的設(shè)計(jì)方案，該方案利用低成本的硬件作為煤礦井下電氣自動化設(shè)備輔助診斷手段，不僅能給設(shè)備使用單位帶來方便，而且能為設(shè)備制造商降低售后服務(wù)成本。

關(guān)鍵詞：PLC 掘進(jìn)機(jī) 串口通訊 FX3U-232-BD 故障診斷

中圖分類號：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0068-01

隨著煤炭開采向著機(jī)械化、自動化方向發(fā)展，越來越多的用到了掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備。而這些設(shè)備幾乎無一例外地使用了PLC、PCC等各種類型的可編程控制系統(tǒng)，以及復(fù)雜的控制、保護(hù)回路和傳感器，并且其自動化程度還在不斷提升中。另一方面，目前我國煤炭行業(yè)，井下設(shè)備受相關(guān)維修維護(hù)人員知識水平限制、維護(hù)不到位以及對產(chǎn)品的不熟悉，造成了部分簡單故障無法處理、故障現(xiàn)象描述不清楚等情況，既影響正常安全生產(chǎn)，也給設(shè)備制造商售后服務(wù)帶來不小壓力。而通常的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程維護(hù)成本高、配線麻煩，在煤礦井下部署并不方便。現(xiàn)如今U盤、SD卡、TF卡等可移動存儲設(shè)備已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活、工作當(dāng)中，其攜帶方便、容量大、價(jià)格便宜，特別是文件讀取非常方便?；谝陨显?，本文以U盤為例，筆者在這里提出一種基于可移動存儲設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)方案，幫助掘進(jìn)機(jī)維修維護(hù)人員協(xié)助廠家分析、診斷故障，盡早恢復(fù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。

1 原理介紹

三菱FX3U-64MR可編程控制器（PLC）內(nèi)部寄存器，如各I/O口狀態(tài)、模擬量存儲單元數(shù)值等，通過FX3U-232-BD（RS-232C通訊功能擴(kuò)展板）使用RS指令往外部發(fā)送，再通過帶串口功能的U盤文件讀寫模塊將串口發(fā)送來的數(shù)據(jù)最終以文件的形式存儲到接駁于讀寫模塊的U盤當(dāng)中。掘進(jìn)機(jī)在出現(xiàn)故障且維修維護(hù)人員無法診斷處理的情況下，將U盤插入文件讀寫模塊并將模塊連接至PLC的串行通訊功能擴(kuò)展板，并按照廠家技術(shù)人員要求，順序完成相應(yīng)操作。操作完成后便可將U盤及模塊拆除并恢復(fù)設(shè)備原始狀態(tài)。升井后將U盤中的文件發(fā)送給廠家技術(shù)人員，從而實(shí)現(xiàn)輔助故障診斷。

2 硬件構(gòu)成

本方案中需要用到的硬件有U盤文件讀寫模塊、U盤、FX3U-64MR可編程控制器、FX3U-232-BD等，配置（見圖1）。

三菱FX系列PLC以其可靠性、豐富的擴(kuò)展性和通用性，被廣泛地應(yīng)用于各自動化行業(yè)。FX3U-64MR作為其第3代微型可編程控制器，在速度、容量、性能和功能方面都有不小的提升。改進(jìn)后的FX3U-232-BD能夠更加牢固、可靠的安裝于PLC基本單元擴(kuò)展接口上。通過RS指令，能夠簡單迅速的完成PLC與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。帶串口功能的U盤文件讀寫模塊，一方面利用單片機(jī)自帶串口通訊功能或者配合MAX 232芯片，將三菱FX3U-232-BD發(fā)送來的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)中，并通過掛接于單片機(jī)的CH375通用接口芯片的USB總線來完成U盤的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)不依賴于通用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。

3 程序編制

程序設(shè)計(jì)主要涉及到FX3U-232-BD模塊通訊，以及U盤文件讀寫模塊單片機(jī)的相應(yīng)程序。由于后者已作為成熟產(chǎn)品存在于市面上，對其原有程序做很小改動甚至不作修改便能滿足功能要求。本文只給出PLC端的程序，其功能為實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)輸出（見圖2）。

第0步設(shè)置8位數(shù)據(jù)處理模式；第3步為上電復(fù)位輸出寄存器，并設(shè)置串口通信格式為8位數(shù)據(jù)長度、無奇偶校驗(yàn)、1位停止位、波特率為9600bps；第14步調(diào)用RS指令設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)地址和點(diǎn)數(shù)，并設(shè)置不接受數(shù)據(jù)；第24步設(shè)置每一秒鐘完成一次數(shù)據(jù)的發(fā)送，并寫入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后置位M8122發(fā)送相應(yīng)長度的從D200開始的數(shù)據(jù)。

至此，完成了對PLC端狀態(tài)的發(fā)送。這些狀態(tài)本身在一定程度上體現(xiàn)了PLC運(yùn)行情況以及外圍硬件回路工作情況，對故障的診斷提供了非常重要的信息。

4 結(jié)語

該方案主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、方便，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不會對整機(jī)的成本產(chǎn)生影響，也不會產(chǎn)生安全上的任何問題，因?yàn)樗旧頍o需對產(chǎn)品軟硬件做任何的改動。更進(jìn)一步的，通過定制的文件讀寫模塊中單片機(jī)程序，直接生成所需格式的文件，再經(jīng)計(jì)算機(jī)上編寫對應(yīng)的上位機(jī)軟件處理，便可實(shí)現(xiàn)故障的自動分析與診斷。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳蘇波.三菱PLC快速入門與實(shí)例提高[M].人民郵電出版社，2008.

[2] FX系列特殊功能模塊用戶手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.

[3] 三菱FX系列PLC編程手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.endprint

摘 要：描述了一種基于可移動存儲設(shè)備，通過其相應(yīng)的文件讀寫模塊用于掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷的設(shè)計(jì)方案，該方案利用低成本的硬件作為煤礦井下電氣自動化設(shè)備輔助診斷手段，不僅能給設(shè)備使用單位帶來方便，而且能為設(shè)備制造商降低售后服務(wù)成本。

關(guān)鍵詞：PLC 掘進(jìn)機(jī) 串口通訊 FX3U-232-BD 故障診斷

中圖分類號：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0068-01

隨著煤炭開采向著機(jī)械化、自動化方向發(fā)展，越來越多的用到了掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備。而這些設(shè)備幾乎無一例外地使用了PLC、PCC等各種類型的可編程控制系統(tǒng)，以及復(fù)雜的控制、保護(hù)回路和傳感器，并且其自動化程度還在不斷提升中。另一方面，目前我國煤炭行業(yè)，井下設(shè)備受相關(guān)維修維護(hù)人員知識水平限制、維護(hù)不到位以及對產(chǎn)品的不熟悉，造成了部分簡單故障無法處理、故障現(xiàn)象描述不清楚等情況，既影響正常安全生產(chǎn)，也給設(shè)備制造商售后服務(wù)帶來不小壓力。而通常的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程維護(hù)成本高、配線麻煩，在煤礦井下部署并不方便。現(xiàn)如今U盤、SD卡、TF卡等可移動存儲設(shè)備已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活、工作當(dāng)中，其攜帶方便、容量大、價(jià)格便宜，特別是文件讀取非常方便?；谝陨显?，本文以U盤為例，筆者在這里提出一種基于可移動存儲設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)方案，幫助掘進(jìn)機(jī)維修維護(hù)人員協(xié)助廠家分析、診斷故障，盡早恢復(fù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。

1 原理介紹

三菱FX3U-64MR可編程控制器（PLC）內(nèi)部寄存器，如各I/O口狀態(tài)、模擬量存儲單元數(shù)值等，通過FX3U-232-BD（RS-232C通訊功能擴(kuò)展板）使用RS指令往外部發(fā)送，再通過帶串口功能的U盤文件讀寫模塊將串口發(fā)送來的數(shù)據(jù)最終以文件的形式存儲到接駁于讀寫模塊的U盤當(dāng)中。掘進(jìn)機(jī)在出現(xiàn)故障且維修維護(hù)人員無法診斷處理的情況下，將U盤插入文件讀寫模塊并將模塊連接至PLC的串行通訊功能擴(kuò)展板，并按照廠家技術(shù)人員要求，順序完成相應(yīng)操作。操作完成后便可將U盤及模塊拆除并恢復(fù)設(shè)備原始狀態(tài)。升井后將U盤中的文件發(fā)送給廠家技術(shù)人員，從而實(shí)現(xiàn)輔助故障診斷。

2 硬件構(gòu)成

本方案中需要用到的硬件有U盤文件讀寫模塊、U盤、FX3U-64MR可編程控制器、FX3U-232-BD等，配置（見圖1）。

三菱FX系列PLC以其可靠性、豐富的擴(kuò)展性和通用性，被廣泛地應(yīng)用于各自動化行業(yè)。FX3U-64MR作為其第3代微型可編程控制器，在速度、容量、性能和功能方面都有不小的提升。改進(jìn)后的FX3U-232-BD能夠更加牢固、可靠的安裝于PLC基本單元擴(kuò)展接口上。通過RS指令，能夠簡單迅速的完成PLC與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。帶串口功能的U盤文件讀寫模塊，一方面利用單片機(jī)自帶串口通訊功能或者配合MAX 232芯片，將三菱FX3U-232-BD發(fā)送來的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)中，并通過掛接于單片機(jī)的CH375通用接口芯片的USB總線來完成U盤的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)不依賴于通用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。

3 程序編制

程序設(shè)計(jì)主要涉及到FX3U-232-BD模塊通訊，以及U盤文件讀寫模塊單片機(jī)的相應(yīng)程序。由于后者已作為成熟產(chǎn)品存在于市面上，對其原有程序做很小改動甚至不作修改便能滿足功能要求。本文只給出PLC端的程序，其功能為實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)輸出（見圖2）。

第0步設(shè)置8位數(shù)據(jù)處理模式；第3步為上電復(fù)位輸出寄存器，并設(shè)置串口通信格式為8位數(shù)據(jù)長度、無奇偶校驗(yàn)、1位停止位、波特率為9600bps；第14步調(diào)用RS指令設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)地址和點(diǎn)數(shù)，并設(shè)置不接受數(shù)據(jù)；第24步設(shè)置每一秒鐘完成一次數(shù)據(jù)的發(fā)送，并寫入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后置位M8122發(fā)送相應(yīng)長度的從D200開始的數(shù)據(jù)。

至此，完成了對PLC端狀態(tài)的發(fā)送。這些狀態(tài)本身在一定程度上體現(xiàn)了PLC運(yùn)行情況以及外圍硬件回路工作情況，對故障的診斷提供了非常重要的信息。

4 結(jié)語

該方案主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、方便，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不會對整機(jī)的成本產(chǎn)生影響，也不會產(chǎn)生安全上的任何問題，因?yàn)樗旧頍o需對產(chǎn)品軟硬件做任何的改動。更進(jìn)一步的，通過定制的文件讀寫模塊中單片機(jī)程序，直接生成所需格式的文件，再經(jīng)計(jì)算機(jī)上編寫對應(yīng)的上位機(jī)軟件處理，便可實(shí)現(xiàn)故障的自動分析與診斷。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳蘇波.三菱PLC快速入門與實(shí)例提高[M].人民郵電出版社，2008.

[2] FX系列特殊功能模塊用戶手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.

[3] 三菱FX系列PLC編程手冊[Z].三菱電機(jī)株式會社.endprint