PLC机电故障诊断方式探究

本文作者：张彩然 单位： 开滦集团东欢坨矿业分公司选煤厂

随着PLC技术水平不断提高,自动化的集成度也在不断提高。开滦集团东欢坨选煤厂生产集中控制系统,PLC在此集中控制系统中起到了至关重要的作用,选煤厂集中控制系统的优点主要表现在故障报警方面,PLC能够在设备开始运行或发生故障时,迅速发出相应指令,并弹出报警信号,给检修人员提供可靠的故障信息,从而减少处理故障的时间。

1PLC诊断故障的基本原理

(1)东欢坨选煤厂机电设备故障信号主要取自开关量信号,PLC通过开关量的通和断对设备进行故障诊断。PLC对开关量的识别是通过输入模块来实现的。PLC控制设备运行时,设备中的温度、压力、急停、跑偏、速度、过热以及各种按钮和行程开关的传感器与PLC输入模块相连接,输入模块的每个输入端子定义一个地址,PLC的内部电路可以感知开关量信号的有无,PLC根据读取地址的状态,来识别各种故障,又通过组态软件,工业监控系统与地址的链接,快速的弹出报警信息,提示检修人员设备的故障点。从而对设备的故障进行处理,非常方便快捷。这种诊断方法,故障定位准确,还可以通过梯形图程序在线观测,每个故障点都可以进入设备的控制系统中,从而实现对各种设备的保护。

(2)模拟量信号的故障诊断。模拟量信号的应用同样很广泛,用来对设备进行监测,并能通过看取数据判断设备的运行状态,在开滦东欢坨选煤厂的PID系统,所用的液位计、密度计、压力表以及各种补水阀门均使用的模拟量信号。对于模拟量信号的故障诊断,PLC对模拟量信号的识别是通过PLC的模拟量输入输出模块来完成的。模拟量输入输出模块采用A/D转换原理,输入端接收来自传感器或信号发生器的模拟信号,输出端输出的模拟信号作用于PLC的控制对象。PLC诊断模拟量故障的过程,实质就是将在相应A/D通道读到的监测信号的模拟量的实际值与系统允许的极限值相比较的过程。如果比较的结果是实际值远离极限值,则表明机电设备对应的受监控部位处于正常状态,如果实际值接近或达到极限值,则为不正常状态。判断故障发生与否的极限值根据实际系统相应的参数变化范围确定,利用PLC上的模拟量设定开关可精确设置该极限值。当模拟量的实际值达到模拟量设定开关的设定值,PLC还能按照一定的逻辑关系启动开关量模块上的输出位,或者从PLC的通讯口主动发起通讯,从而输出故障诊断的结果,并据此实现对机电设备的控制。

应用实例:开滦东欢坨选煤厂的PID系统,所用的液位计、密度计、压力表以及各种补水阀门均使用的模拟量信号。这些阀门出现故障后,即可用以下方法进行故障诊断。模拟量信号根据现场实际有相应的参数变化范围,由于模拟量信号可以实现时时监测,一旦出现故障操作人员很容易发现,如果设备正在运行,则按以下方法检查。对模拟信号的检测,因设备采用的是4～20mA输入,所以在模拟信号输入端串联一个万用表,检测模拟信号的电流值,并与PLC的输出值做比较,便可知道数值是否正确。如果是模拟量输出,在模拟信号输出端串联一个万用表,从PLC监控画面上操作,使PLC输出参数范围的最大值,检测模拟信号的电流值,即可判断是PLC故障还是设备故障,找到故障点以后应做出相应的处理。

2利用PLC和计算机实现智能化诊断方式

在日常生产过程中,经常会出现设备不启车现象,但通过组态软件,工业监控系统报警提示,很容易解决故障,由此可见PLC在工业生产中,它的报警系统,在生产维护中起着至关重要的作用。并且PLC本身性能稳定,故障率低。

PLC中断输出主要有以下几种方式:

1)各开关量输入中断,各开关量的输入地址由通变成断。

2)各开关量输入输出模块工作不稳定,自行中断,自行恢复。

3)程序内部定时器或各闭锁关系导致PLC输出中断。

输出中断后,可通过PLC程序诊断故障,有些故障可以直接从工控机画面弹出故障报警信息,有些故障虽然可以直接从工控机画面弹出报警信息,但产生此报警信息的原因还需查找,还有些故障不产生报警信息,只是程序内部有些动作不执行,或某些条件未满足,遇到后面的情况,跟踪监视PLC程序的运行状态,是确定故障很有效并快捷的方法,可根据程序通过PLC状态显示的信息,输入输出信息,来判断PLC中断输出的原因,为解决故障节省了时间。

开关量输入中断在机电设备中非常常见,东欢坨监控系统设备选用两套工业计算机与PLC主站通讯,采集的数据通过GECIMPLICITYHMI工业动态图形监控系统动态显示全厂设备运行工况,实时显示各系统运行情况。由于CIMPLICITYHMI有很强的图形功能和数据库功能,可以提供设备的动画演示,使画面显示更加直观。并能够充分显示设备状态表、运行状态,这些优点能够在设备开始运行或发生故障时,能迅速发出相应指令,并能弹出报警信号,提醒值班人员给检修人员提供可靠的故障信息,从而减少处理故障的时间;检修人员可根据各种报警信息,处理各种故障,一般故障为外围线路故障。

应用实例:开滦东欢坨选煤厂集控室配置性能优良的两台工控机,采用Windows2000操作系统,安装CimplicityHMI组态软件。两个工控机都通过配置的以太网卡连接在系统网络上,两台上位机均可以通过网络获取网络上所有PLC的数据,实现对现场的监控。一台工控机出现故障,另一台可以正常使用,作为备用系统。控制方式:采用集中控制和就地单控两种方式。集中控制时,控制系统各设备之间互相闭锁,按逆煤流方向顺序启车,顺煤流方向延时停车;就地单控时,设备之间解锁。正常情况下,使用集控方式,由集控室操作人员集中操作,对系统设备进行程序自动启停和系统转换;当检修设备试车时,使用就地单控方式,由现场操作人员就地单控操作设备。同时GECIMPLICITYHMI的软件是灵活的可伸缩的,其工业动态图形编辑方便,可以根据工艺流程的需要进行编辑,满足生产的需要。根据这一特点,技术人员曾经完成了选煤厂提煤系统、洗煤系统以及放煤系统等改造,使选煤厂的生产工艺越来越完善,该软件使集控人员非常清晰的了解新的工艺流程,为选煤厂的生产提供了很大的方便。

3结语

PLC可为机电设备的故障诊断提供强有力的技术支持。在进行故障诊断系统的设计时,根据诊断系统的功能要求,选用适当的PLC,可丰富和完善诊断系统的功能。随着PLC新产品的研制成功,它在故障诊断领域将有更广阔的应用前景。