PLC機電故障診斷方式探究

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本文作者：張彩然 單位： 開灤集團東歡坨礦業(yè)分公司選煤廠

隨著plc技術(shù)水平不斷提高,自動化的集成度也在不斷提高。開灤集團東歡坨選煤廠生產(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)點主要表現(xiàn)在故障報警方面,PLC能夠在設(shè)備開始運行或發(fā)生故障時,迅速發(fā)出相應(yīng)指令,并彈出報警信號,給檢修人員提供可靠的故障信息,從而減少處理故障的時間。

1PLC診斷故障的基本原理

(1)東歡坨選煤廠機電設(shè)備故障信號主要取自開關(guān)量信號,PLC通過開關(guān)量的通和斷對設(shè)備進(jìn)行故障診斷。PLC對開關(guān)量的識別是通過輸入模塊來實現(xiàn)的。PLC控制設(shè)備運行時,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,輸入模塊的每個輸入端子定義一個地址,PLC的內(nèi)部電路可以感知開關(guān)量信號的有無,PLC根據(jù)讀取地址的狀態(tài),來識別各種故障,又通過組態(tài)軟件,工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)與地址的鏈接,快速的彈出報警信息,提示檢修人員設(shè)備的故障點。從而對設(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,每個故障點都可以進(jìn)入設(shè)備的控制系統(tǒng)中,從而實現(xiàn)對各種設(shè)備的保護。

(2)模擬量信號的故障診斷。模擬量信號的應(yīng)用同樣很廣泛,用來對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測,并能通過看取數(shù)據(jù)判斷設(shè)備的運行狀態(tài),在開灤東歡坨選煤廠的PID系統(tǒng),所用的液位計、密度計、壓力表以及各種補水閥門均使用的模擬量信號。對于模擬量信號的故障診斷,PLC對模擬量信號的識別是通過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發(fā)生器的模擬信號,輸出端輸出的模擬信號作用于PLC的控制對象。PLC診斷模擬量故障的過程,實質(zhì)就是將在相應(yīng)A/D通道讀到的監(jiān)測信號的模擬量的實際值與系統(tǒng)允許的極限值相比較的過程。如果比較的結(jié)果是實際值遠(yuǎn)離極限值,則表明機電設(shè)備對應(yīng)的受監(jiān)控部位處于正常狀態(tài),如果實際值接近或達(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)系啟動開關(guān)量模塊上的輸出位,或者從PLC的通訊口主動發(fā)起通訊,從而輸出故障診斷的結(jié)果,并據(jù)此實現(xiàn)對機電設(shè)備的控制。

應(yīng)用實例:開灤東歡坨選煤廠的PID系統(tǒng),所用的液位計、密度計、壓力表以及各種補水閥門均使用的模擬量信號。這些閥門出現(xiàn)故障后,即可用以下方法進(jìn)行故障診斷。模擬量信號根據(jù)現(xiàn)場實際有相應(yīng)的參數(shù)變化范圍,由于模擬量信號可以實現(xiàn)時時監(jiān)測,一旦出現(xiàn)故障操作人員很容易發(fā)現(xiàn),如果設(shè)備正在運行,則按以下方法檢查。對模擬信號的檢測,因設(shè)備采用的是4～20mA輸入,所以在模擬信號輸入端串聯(lián)一個萬用表,檢測模擬信號的電流值,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,在模擬信號輸出端串聯(lián)一個萬用表,從PLC監(jiān)控畫面上操作,使PLC輸出參數(shù)范圍的最大值,檢測模擬信號的電流值,即可判斷是PLC故障還是設(shè)備故障,找到故障點以后應(yīng)做出相應(yīng)的處理。

2利用PLC和計算機實現(xiàn)智能化診斷方式

在日常生產(chǎn)過程中,經(jīng)常會出現(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,它的報警系統(tǒng),在生產(chǎn)維護中起著至關(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畫面彈出故障報警信息,有些故障雖然可以直接從工控機畫面彈出報警信息,但產(chǎn)生此報警信息的原因還需查找,還有些故障不產(chǎn)生報警信息,只是程序內(nèi)部有些動作不執(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)省了時間。

開關(guān)量輸入中斷在機電設(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)計算機與PLC主站通訊,采集的數(shù)據(jù)通過GECIMPLICITYHMI工業(yè)動態(tài)圖形監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)顯示全廠設(shè)備運行工況,實時顯示各系統(tǒng)運行情況。由于CIMPLICITYHMI有很強的圖形功能和數(shù)據(jù)庫功能,可以提供設(shè)備的動畫演示,使畫面顯示更加直觀。并能夠充分顯示設(shè)備狀態(tài)表、運行狀態(tài),這些優(yōu)點能夠在設(shè)備開始運行或發(fā)生故障時,能迅速發(fā)出相應(yīng)指令,并能彈出報警信號,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間;檢修人員可根據(jù)各種報警信息,處理各種故障,一般故障為外圍線路故障。

應(yīng)用實例:開灤東歡坨選煤廠集控室配置性能優(yōu)良的兩臺工控機,采用Windows2000操作系統(tǒng),安裝CimplicityHMI組態(tài)軟件。兩個工控機都通過配置的以太網(wǎng)卡連接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上,兩臺上位機均可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)上所有PLC的數(shù)據(jù),實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控。一臺工控機出現(xiàn)故障,另一臺可以正常使用,作為備用系統(tǒng)?？刂品绞?采用集中控制和就地單控兩種方式。集中控制時,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,順煤流方向延時停車;就地單控時,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,對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行程序自動啟停和系統(tǒng)轉(zhuǎn)換;當(dāng)檢修設(shè)備試車時,使用就地單控方式,由現(xiàn)場操作人員就地單控操作設(shè)備。同時GECIMPLICITYHMI的軟件是靈活的可伸縮的,其工業(yè)動態(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,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可為機電設(shè)備的故障診斷提供強有力的技術(shù)支持。在進(jìn)行故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計時,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。