基于PLC的電梯故障診斷研究

摘要：近年來，電梯被廣泛的應(yīng)用在高層建筑中，為人們的工作和生活帶來很多便利。而電梯在長時間的運行過程中，制動和起動負載變化頻繁，運行故障不斷增多，電梯控制系統(tǒng)的安全性和可靠性降低，易發(fā)生各種停運事故。為了提高電梯運行的穩(wěn)定性和安全性，構(gòu)建基于PLC的電梯故障診斷系統(tǒng)，利用可編程控制器技術(shù)實時監(jiān)測電梯運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)運行故障，及時進行診斷維修。本文分析了基于PLC的電梯故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)，闡述了基于PLC的電梯故障診斷過程。

關(guān)鍵詞：PLC；電梯故障；診斷

PLC是一種集通信技術(shù)、自動化技術(shù)和微機技術(shù)為一體的工業(yè)控制裝置，基于PLC的電梯故障診斷，可充分發(fā)揮可編程邏輯控制器的邏輯判斷功能，實時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，實時檢測運行故障，準(zhǔn)確診斷故障位置，提高電梯運行故障診斷和維修效率。

1.基于PLC的電梯故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 SYSMAC網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)

SYSMAC網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元NSU、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)板NBS、網(wǎng)絡(luò)鏈接單元連接計算機網(wǎng)絡(luò)和PLC構(gòu)成電梯故障診斷系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]，該網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)由126個結(jié)點和3個線路服務(wù)器組成，線路服務(wù)器連接各個結(jié)點，控制整個PLC電梯故障診斷系統(tǒng)的通信。

1.2 PLC上位連接系統(tǒng)

在PLC電梯故障診斷系統(tǒng)中，計算機設(shè)備作為上位機，和PLC進行通信，構(gòu)成PLC上位連接系統(tǒng)。計算機為PLC上位連接系統(tǒng)設(shè)置良好的人機交互界面，全面、實時的管理和控制電梯運行。PLC作為連接系統(tǒng)的下位機，進行高效、可靠的分散控制。在PLC電梯故障診斷系統(tǒng)中，計算機主要用于數(shù)據(jù)和圖形在線顯示、參數(shù)修改和設(shè)定、程序編程等功能，不直接對電梯運行進行現(xiàn)場控制，PLC是系統(tǒng)的執(zhí)行者，因此即使計算機設(shè)備在應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題，也不會影響PLC電梯故障診斷過程，極大提高了電梯故障診斷效率和可靠性。

1.3 PLC下位連接系統(tǒng)

PLC和鏈接單元、遠程終端和遠程I/O單元等模塊鏈接，構(gòu)成PLC下位連接系統(tǒng)。PLC電梯故障診斷系統(tǒng)的下位連接主要由傳感器控制器、遠程終端、I/O光纜傳送單元、I/O鏈接單元、I/O遠程從單元和主單元組成。

2.基于PLC的電梯故障診斷過程

2.1 PLC的故障診斷分級

根據(jù)電梯故障的響應(yīng)時間要求和故障輕重緩急，可將電梯故障分為輕度故障、一般故障和嚴(yán)重故障。根據(jù)不同的故障等級，設(shè)置不同的PLC響應(yīng)方式。其一，背景或定時處理，在PLC可編程控制器設(shè)置背景程序或者定時執(zhí)行程序，在正常程序執(zhí)行完成后，如果掃描時間有空余，可執(zhí)行次要程序段，如果時間不足，則直接跳過，對于電梯的輕度故障或者一般故障可采用該響應(yīng)方式；其二，正常程序掃描處理，PLC內(nèi)部CPU運行速度很快，掃描電梯控制系統(tǒng)大型程序的時間也只有幾毫秒[2]，可滿足電梯發(fā)生嚴(yán)重故障對處理和響應(yīng)速度的要求，并且可簡化PLC程序；其三，中斷處理，PLC輸入中斷主要包括高速計數(shù)器中斷、間隔定時器中斷、開關(guān)量觸發(fā)CPU執(zhí)行中斷等，中斷處理通過停止PLC控制器的主程序執(zhí)行，對中斷電梯嚴(yán)重故障有著重要作用。

2.2 PLC電梯故障診斷方法

2.2.1 PLC解析模型的故障診斷方法

基于電梯故障數(shù)學(xué)模型，按照數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法處理被檢測信息，通過重構(gòu)電梯故障運行狀態(tài)，結(jié)合電梯運行故障信息構(gòu)建殘差序列，根據(jù)殘差序列，構(gòu)造電梯故障解析模型，采用統(tǒng)計檢驗法，診斷電梯運行故障類型，進一步估計、分離和決策。通過應(yīng)用解析模型的故障診斷方法，可實現(xiàn)對電梯故障的動態(tài)、實時診斷。在實際應(yīng)用過程中，難以構(gòu)建準(zhǔn)確的電梯故障數(shù)學(xué)模型，并且解析模型包含電梯設(shè)備的大量非線性運算，因此在很大程度上限制了PLC解析模型故障診斷的使用效果和范圍。

2.2.2 PLC信號處理故障診斷方法

PLC故障診斷利用電梯運行故障的信息模型，如小波變換、自回歸滑動平均、頻譜、相關(guān)函數(shù)等，提取信號幅值、方差等特征值[3]，分析可監(jiān)測信號，檢測電梯運行故障。PLC信號處理故障診斷方法簡單可行，但是電梯故障類型和故障原因存在著不確定性關(guān)系，使得電梯運行故障檢測易出現(xiàn)漏判、錯判等問題。

2.2.3遠程故障診斷方法

PLC電梯故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用遠程故障診斷方法，可有效提高故障診斷范圍。遠程故障診斷系統(tǒng)主要包括診斷專家、故障診斷系統(tǒng)和智能診斷中心。PLC遠程故障診斷系統(tǒng)通過智能診斷中心為電梯運行故障診斷搭建資源共享平臺，提供多種智能診斷方法和共享資源，和客戶進行溝通交互，將故障診斷資源保存在數(shù)據(jù)庫和知識庫。和智能診斷中心相比，PLC故障診斷系統(tǒng)主要是直接面對電梯設(shè)備，對電梯進行在線診斷服務(wù)，并且為智能診斷中心提供數(shù)據(jù)支持，為診斷專家和智能診斷中心提供電梯故障診斷的經(jīng)驗和知識。診斷專家通過和故障診斷系統(tǒng)的寫作，整理和分析故障診斷系統(tǒng)關(guān)于電梯運行故障的診斷信息，根據(jù)電梯故障征兆和實際運行條件，準(zhǔn)確診斷電梯故障。

3.結(jié)束語

電梯作為我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾\輸工具，一旦發(fā)生運行故障，不僅給人們的生活帶來很多不便，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的安全事故，因此必須積極采用先進的科學(xué)技術(shù)，加強電梯故障診斷，在未來的發(fā)展過程中，PLC技術(shù)將不斷完善，基于PLC的電梯故障診斷系統(tǒng)也將更加完善和成熟。

參考文獻：

[1]王麗華，周鋒，楊世鳳.基于PLC的電梯實時故障監(jiān)測系統(tǒng)[J].電氣傳動，2011，04：48-49+53.

[2]王海，鞏亞東，王宛山.基于PLC的故障診斷及處理[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2012，02：66-68.

[3]喬久鵬.電梯故障檢測及診斷系統(tǒng)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

作者簡介：王瑀，江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院揚州分院，碩士。