如何利用PLC快速診斷鉆井電控系統(tǒng)故障

中石化江蘇石油工程公司鉆井處　楊守生　趙　宇

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如何利用PLC快速診斷鉆井電控系統(tǒng)故障

中石化江蘇石油工程公司鉆井處楊守生趙宇

【摘要】本文簡單介紹如何上傳和快速解讀PLC程序，以及如何利用PLC的系統(tǒng)功能和在鉆井電控系統(tǒng)中與其他電氣設備的關聯(lián)性，快速、準確的判斷在鉆井生產(chǎn)過程中電氣設備出現(xiàn)的故障。

【關鍵詞】PLC；電控系統(tǒng)；故障判斷

1　如何上傳和快速解讀PLC程序

在一套鉆井電氣傳動設備中，PLC（可編程邏輯控制器）通過其硬件組態(tài)的各個功能模塊和預寫入用戶程序實現(xiàn)通信、控制、檢測和保護等功能。我們作為鉆井隊使用和維護人員，應了解其硬件結構和程序結構，才能利用PLC準確判斷電控系統(tǒng)故障。

2　如何上傳用戶程序到電腦

首先準備一臺裝有STEP7軟件的電腦、鏈接適配器（根據(jù)不同型號PLC選擇）。使用鏈接適配器鏈接電腦和PLC，打開STEP7，在SIMATIC管理器中執(zhí)行菜單命令“選項”→“設置PG/PC接口”，在列表中選擇實際使用的通信硬件和通信協(xié)議及屬性。如果列表中沒有你使用的通信硬件，點擊“選擇”按鈕，安裝你所需要的通信硬件驅動程序。完成以后，STEP7與PLC實現(xiàn)通信。

實現(xiàn)通信以后，在STEP7中新建一項目，保存在本地電腦存儲中，插入與使用的PLC站點相同的一站點，在菜單命令“PLC”選項中，選擇“將站點上傳到PG”，上傳完成后金科以在STEP7中對程序進行修改，編譯或者監(jiān)視。

3　如何快速解讀用戶程序

想要實現(xiàn)快速的從所有用戶程序中找到我們想要的數(shù)據(jù)或者邏輯指令，必須搞清楚PLC在整套電氣傳動系統(tǒng)中的具體作用。PLC在整套電氣傳動系統(tǒng)中，通過DI模塊讀取電機驅動系統(tǒng)的使能信號，比如：風機啟停信號、剎車啟停信號、頂驅液壓站啟停信號、變頻器啟停信號等，通過AI模塊讀取變頻器給定信號，比如轉速給定、扭矩給定、油位、油溫等。然后通過DO模塊輸出控制信號給相應的執(zhí)行機構或者通過通信傳輸給變頻器，從而實現(xiàn)其控制功能。而PLC采集的油位、油壓、溫度等信號則用來實現(xiàn)其保護功能。

了解完PLC在鉆井電氣傳動系統(tǒng)中的作用后，我們就可以開始在用戶程序中尋找我們需要的指令。通過菜單命令“選項”→“參考數(shù)據(jù)” →“交叉參考”，我們可以清楚的看到程序中使用的I/Q和M去的哪些字節(jié)、哪些位被使用，并且還有其在哪個程序段調用。我們可以通過圖紙找到相應的使能信號的輸入地址，對應的找到其邏輯地址，通過踩到那個命令“編輯” →“跳轉到”命令，快速找到其所在位置。對于模擬量的給定信號，我們可以對照圖紙和硬件組態(tài)是分配給AI模塊的地址信息，找到對應的外設輸入?yún)^(qū)PI的地址。這樣我們就能不必分析全部程序就能快速找到我們所需要的邏輯指令。

4　如何利用PLC快速判斷電控系統(tǒng)故障

鉆井電控故障不外乎PLC及其模塊故障、通信故障、信號故障，這幾種故障相互獨立卻又相互影響，以下對三種故障簡要分析：

4.1PLC及其模塊故障

PLC及其模塊故障現(xiàn)象常見的有無法鏈接電腦和PLC、無法上傳和下載程序、PLC無法運行、模塊組態(tài)錯誤等幾種。無法鏈接電腦和PLC時，我們需要查看STEP7中我們選擇的通信驅動是否和通信的硬件相適應，其次我們選擇的通信速率或者通信地址是否合理，如果以上兩項如果與通信硬件相適應，那么有可能是PLC的CPU損壞，更換CPU后重試。如果無法上傳和下載程序，排除鏈接錯誤后，應檢查裝載存儲器（有些型號的PLC為微存儲卡、有些型號PLC為內置存儲器）是否損壞，更換后重試。PLC無法運行，此時SF故障燈常亮，可能原因是用戶程序錯誤，或者是硬件錯誤。這時我們先重新裝載用戶程序，若未恢復正常，則進行硬件檢測，即模塊故障檢測。我們可以通過執(zhí)行菜單命令“PLC”→“診斷/設置” →“硬件診斷” →“快速查看”對話框，此時可以快速的判斷出現(xiàn)故障模塊的類型，機架號和插槽號。此外，我們還可以通過用CPU的診斷緩沖區(qū)診斷故障。執(zhí)行菜單命令“PLC”→“診斷/設置” →“模塊信息”，“診斷緩沖區(qū)”選項卡提供了故障和事件的信息，顯示發(fā)生事件的一覽表，可以幫助我們快速找到故障原因。

4.2通信故障

通過以上所述的方法，我們排除PLC及其模塊故障后，我們可以通過打開STEP7項目中所連接站點的硬件組態(tài)對話框進行通信故障的快速判斷，在硬件組態(tài)對話框中，如果哪條連接線路（包括分布式I/O和變頻器）出現(xiàn)故障，就會在組態(tài)的線路上顯示出來，這樣我們就能夠確定查找故障的方向。首先，我們先檢查通信線的狀況，若通信線路完好，則是通信模塊或者通信模板的問題（分布式I/O為接口模塊IM，變頻器則是對應PLC通信方式的通信板），更換通信板后重試。

4.3信號故障

排除PLC及其模塊故障、通信故障后，若出現(xiàn)信號故障，我們借助STEP7的程序監(jiān)視功能，檢測信號輸入的情況。我們可利用本文第一條目介紹的方法快速確定數(shù)字信號對應的邏輯位，模擬信號對應的通道等。若有輸入和輸出，但是執(zhí)行器沒有動作，則可檢查執(zhí)行器或線路問題。若沒有輸入則檢查輸入線路，信號給定原件或者信號電源問題。若輸入信號時有時無，及其不穩(wěn)定，可檢查外界對輸入信號的電源或者PLC模塊的干擾問題及接地系統(tǒng)的狀態(tài)，或者檢查通信線的屏蔽及走向。

5　總結

PLC在鉆井電控系統(tǒng)中起著不可替代的作用，而作為使用者能夠高效的利用PLC快速判斷和解決電控系統(tǒng)故障，不僅能夠讓我們自己在工作中省時省力，更是我們保證鉆井生產(chǎn)順利進行的行之有效的方法。