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PLC機電故障診斷方式探究論文
隨著(zhù)PLC技術(shù)水平不斷提高,自動(dòng)化的集成度也在不斷提高。開(kāi)灤集團東歡坨選煤廠(chǎng)生產(chǎn)集中控制系統,PLC在此集中控制系統中起到了至關(guān)重要的作用,選煤廠(chǎng)集中控制系統的優(yōu)點(diǎn)主要表現在故障報警方面,PLC能夠在設備開(kāi)始運行或發(fā)生故障時(shí),迅速發(fā)出相應指令,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(shí)間。
1PLC診斷故障的基本原理
(1)東歡坨選煤廠(chǎng)機電設備故障信號主要取自開(kāi)關(guān)量信號,PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量的通和斷對設備進(jìn)行故障診斷。PLC對開(kāi)關(guān)量的識別是通過(guò)輸入模塊來(lái)實(shí)現的。PLC控制設備運行時(shí),設備中的溫度、壓力、急停、跑偏、速度、過(guò)熱以及各種按鈕和行程開(kāi)關(guān)的傳感器與PLC輸入模塊相連接,輸入模塊的每個(gè)輸入端子定義一個(gè)地址,PLC的內部電路可以感知開(kāi)關(guān)量信號的有無(wú),PLC根據讀取地址的狀態(tài),來(lái)識別各種故障,又通過(guò)組態(tài)軟件,工業(yè)監控系統與地址的鏈接,快速的彈出報警信息,提示檢修人員設備的故障點(diǎn)。從而對設備的故障進(jìn)行處理,非常方便快捷。這種診斷方法,故障定位準確,還可以通過(guò)梯形圖程序在線(xiàn)觀(guān)測,每個(gè)故障點(diǎn)都可以進(jìn)入設備的控制系統中,從而實(shí)現對各種設備的保護。
(2)模擬量信號的故障診斷。模擬量信號的應用同樣很廣泛,用來(lái)對設備進(jìn)行監測,并能通過(guò)看取數據判斷設備的運行狀態(tài),在開(kāi)灤東歡坨選煤廠(chǎng)的PID系統,所用的液位計、密度計、壓力表以及各種補水閥門(mén)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(guò)PLC的模擬量輸入輸出模塊來(lái)完成的。模擬量輸入輸出模塊采用A/D轉換原理,輸入端接收來(lái)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(guò)程,實(shí)質(zhì)就是將在相應A/D通道讀到的監測信號的模擬量的實(shí)際值與系統允許的極限值相比較的過(guò)程。如果比較的結果是實(shí)際值遠離極限值,則表明機電設備對應的受監控部位處于正常狀態(tài),如果實(shí)際值接近或達到極限值,則為不正常狀態(tài)。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據實(shí)際系統相應的參數變化范圍確定,利用PLC上的模擬量設定開(kāi)關(guān)可精確設置該極限值。當模擬量的實(shí)際值達到模擬量設定開(kāi)關(guān)的設定值,PLC還能按照一定的邏輯關(guān)系啟動(dòng)開(kāi)關(guān)量模塊上的輸出位,或者從PLC的通訊口主動(dòng)發(fā)起通訊,從而輸出故障診斷的結果,并據此實(shí)現對機電設備的控制。
應用實(shí)例:開(kāi)灤東歡坨選煤廠(chǎng)的PID系統,所用的液位計、密度計、壓力表以及各種補水閥門(mén)均使用的模擬量信號。這些閥門(mén)出現故障后,即可用以下方法進(jìn)行故障診斷。模擬量信號根據現場(chǎng)實(shí)際有相應的參數變化范圍,由于模擬量信號可以實(shí)現時(shí)時(shí)監測,一旦出現故障操作人員很容易發(fā)現,如果設備正在運行,則按以下方法檢查。對模擬信號的檢測,因設備采用的是4～20mA輸入,所以在模擬信號輸入端串聯(lián)一個(gè)萬(wàn)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(gè)萬(wàn)用表,從PLC監控畫(huà)面上操作,使PLC輸出參數范圍的最大值,檢測模擬信號的電流值,即可判斷是PLC故障還是設備故障,找到故障點(diǎn)以后應做出相應的處理。
2利用PLC和計算機實(shí)現智能化診斷方式
在日常生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )出現設備不啟車(chē)現象,但通過(guò)組態(tài)軟件,工業(yè)監控系統報警提示,很容易解決故障,由此可見(jiàn)PLC在工業(yè)生產(chǎn)中,它的報警系統,在生產(chǎn)維護中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。并且PLC本身性能穩定,故障率低。
PLC中斷輸出主要有以下幾種方式:
1)各開(kāi)關(guān)量輸入中斷,各開(kāi)關(guān)量的輸入地址由通變成斷。
2)各開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊工作不穩定,自行中斷,自行恢復。
3)程序內部定時(shí)器或各閉鎖關(guān)系導致PLC輸出中斷。
輸出中斷后,可通過(guò)PLC程序診斷故障,有些故障可以直接從工控機畫(huà)面彈出故障報警信息,有些故障雖然可以直接從工控機畫(huà)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,只是程序內部有些動(dòng)作不執行,或某些條件未滿(mǎn)足,遇到后面的情況,跟蹤監視PLC程序的運行狀態(tài),是確定故障很有效并快捷的方法,可根據程序通過(guò)PLC狀態(tài)顯示的信息,輸入輸出信息,來(lái)判斷PLC中斷輸出的原因,為解決故障節省了時(shí)間。
開(kāi)關(guān)量輸入中斷在機電設備中非常常見(jiàn),東歡坨監控系統設備選用兩套工業(yè)計算機與PLC主站通訊,采集的數據通過(guò)GECIMPLICITYHMI工業(yè)動(dòng)態(tài)圖形監控系統動(dòng)態(tài)顯示全廠(chǎng)設備運行工況,實(shí)時(shí)顯示各系統運行情況。由于CIMPLICITYHMI有很強的圖形功能和數據庫功能,可以提供設備的動(dòng)畫(huà)演示,使畫(huà)面顯示更加直觀(guān)。并能夠充分顯示設備狀態(tài)表、運行狀態(tài),這些優(yōu)點(diǎn)能夠在設備開(kāi)始運行或發(fā)生故障時(shí),能迅速發(fā)出相應指令,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(shí)間;檢修人員可根據各種報警信息,處理各種故障,一般故障為外圍線(xiàn)路故障。
應用實(shí)例:開(kāi)灤東歡坨選煤廠(chǎng)集控室配置性能優(yōu)良的兩臺工控機,采用Windows2000操作系統,安裝CimplicityHMI組態(tài)軟件。兩個(gè)工控機都通過(guò)配置的以太網(wǎng)卡連接在系統網(wǎng)絡(luò )上,兩臺上位機均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取網(wǎng)絡(luò )上所有PLC的數據,實(shí)現對現場(chǎng)的監控。一臺工控機出現故障,另一臺可以正常使用,作為備用系統�？刂品绞�:采用集中控制和就地單控兩種方式。集中控制時(shí),控制系統各設備之間互相閉鎖,按逆煤流方向順序啟車(chē),順煤流方向延時(shí)停車(chē);就地單控時(shí),設備之間解鎖。正常情況下,使用集控方式,由集控室操作人員集中操作,對系統設備進(jìn)行程序自動(dòng)啟停和系統轉換;當檢修設備試車(chē)時(shí),使用就地單控方式,由現場(chǎng)操作人員就地單控操作設備。同時(shí)GECIMPLICITYHMI的軟件是靈活的可伸縮的,其工業(yè)動(dòng)態(tài)圖形編輯方便,可以根據工藝流程的需要進(jìn)行編輯,滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。根據這一特點(diǎn),技術(shù)人員曾經(jīng)完成了選煤廠(chǎng)提煤系統、洗煤系統以及放煤系統等改造,使選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝越來(lái)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(chǎng)的生產(chǎn)提供了很大的方便。
3結語(yǔ)
PLC可為機電設備的故障診斷提供強有力的技術(shù)支持。在進(jìn)行故障診斷系統的設計時(shí),根據診斷系統的功能要求,選用適當的PLC,可豐富和完善診斷系統的功能。隨著(zhù)PLC新產(chǎn)品的研制成功,它在故障診斷領(lǐng)域將有更廣闊的應用前景。
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