本文作者：張彩然 單位： 開灤集團東歡坨礦業分公司選煤廠

隨著PLC技術水平不斷提高,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集中控制系統,PLC在此集中控制系統中起到了至關重要的作用,選煤廠集中控制系統的優點主要表現在故障報警方面,PLC能夠在設備開始運行或發生故障時,迅速發出相應指令,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間。

1PLC診斷故障的基本原理

(1)東歡坨選煤廠機電設備故障信號主要取自開關量信號,PLC通過開關量的通和斷對設備進行故障診斷。PLC對開關量的識別是通過輸入模塊來實現的。PLC控制設備運行時,設備中的溫度、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的內部電路可以感知開關量信號的有無,PLC根據讀取地址的狀態,來識別各種故障,又通過組態軟件,工業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。從而對設備的故障進行處理,非常方便快捷。這種診斷方法,故障定位準確,還可以通過梯形圖程序在線觀測,每個故障點都可以進入設備的控制系統中,從而實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,用來對設備進行監測,并能通過看取數據判斷設備的運行狀態,在開灤東歡坨選煤廠的PID系統,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轉換原理,輸入端接收來自傳感器或信號發生器的模擬信號,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,實質就是將在相應A/D通道讀到的監測信號的模擬量的實際值與系統允許的極限值相比較的過程。如果比較的結果是實際值遠離極限值,則表明機電設備對應的受監控部位處于正常狀態,如果實際值接近或達到極限值,則為不正常狀態。判斷故障發生與否的極限值根據實際系統相應的參數變化范圍確定,利用PLC上的模擬量設定開關可精確設置該極限值。當模擬量的實際值達到模擬量設定開關的設定值,PLC還能按照一定的邏輯關系啟動開關量模塊上的輸出位,或者從PLC的通訊口主動發起通訊,從而輸出故障診斷的結果,并據此實現對機電設備的控制。

應用實例:開灤東歡坨選煤廠的PID系統,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。這些閥門出現故障后,即可用以下方法進行故障診斷。模擬量信號根據現場實際有相應的參數變化范圍,由于模擬量信號可以實現時時監測,一旦出現故障操作人員很容易發現,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,便可知道數值是否正確。如果是模擬量輸出,在模擬信號輸出端串聯一個萬用表,從PLC監控畫面上操作,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,找到故障點以后應做出相應的處理。

2利用PLC和計算機實現智能化診斷方式

在日常生產過程中,經常會出現設備不啟車現象,但通過組態軟件,工業監控系統報警提示,很容易解決故障,由此可見PLC在工業生產中,它的報警系統,在生產維護中起著至關重要的作用。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)各開關量輸入中斷,各開關量的輸入地址由通變成斷。

2)各開關量輸入輸出模塊工作不穩定,自行中斷,自行恢復。

3)程序內部定時器或各閉鎖關系導致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,但產生此報警信息的原因還需查找,還有些故障不產生報警信息,只是程序內部有些動作不執行,或某些條件未滿足,遇到后面的情況,跟蹤監視PLC程序的運行狀態,是確定故障很有效并快捷的方法,可根據程序通過PLC狀態顯示的信息,輸入輸出信息,來判斷PLC中斷輸出的原因,為解決故障節省了時間。

開關量輸入中斷在機電設備中非常常見,東歡坨監控系統設備選用兩套工業計算機與PLC主站通訊,采集的數據通過GECIMPLICITYHMI工業動態圖形監控系統動態顯示全廠設備運行工況,實時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,可以提供設備的動畫演示,使畫面顯示更加直觀。并能夠充分顯示設備狀態表、運行狀態,這些優點能夠在設備開始運行或發生故障時,能迅速發出相應指令,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,一般故障為外圍線路故障。

應用實例:開灤東歡坨選煤廠集控室配置性能優良的兩臺工控機,采用Windows2000操作系統,安裝CimplicityHMI組態軟件。兩個工控機都通過配置的以太網卡連接在系統網絡上,兩臺上位機均可以通過網絡獲取網絡上所有PLC的數據,實現對現場的監控。一臺工控機出現故障,另一臺可以正常使用,作為備用系統。控制方式:采用集中控制和就地單控兩種方式。集中控制時,控制系統各設備之間互相閉鎖,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,對系統設備進行程序自動啟停和系統轉換;當檢修設備試車時,使用就地單控方式,由現場操作人員就地單控操作設備。同時GECIMPLICITYHMI的軟件是靈活的可伸縮的,其工業動態圖形編輯方便,可以根據工藝流程的需要進行編輯,滿足生產的需要。根據這一特點,技術人員曾經完成了選煤廠提煤系統、洗煤系統以及放煤系統等改造,使選煤廠的生產工藝越來越完善,該軟件使集控人員非常清晰的了解新的工藝流程,為選煤廠的生產提供了很大的方便。

3結語

PLC可為機電設備的故障診斷提供強有力的技術支持。在進行故障診斷系統的設計時,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PLC新產品的研制成功,它在故障診斷領域將有更廣闊的應用前景。