论文部分内容阅读
摘要: 在分析PLC过程控制的故障特点的基础上,通过实例,介绍了四种故障分析与排除的方法。
关键词: PLC;过程控制;故障
中图分类号:TP207文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0710114-01
0 引言
PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController)是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。自二十世纪六十年代美国推出PLC取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功能也不断完善,今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用,其中过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制,在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。由于大部分系统投资巨大,为提高设备使用率和效益,及时做好故障的排除就具有十分重要的意义。
1 PLC故障特点
PLC控制系统故障是指其失去了规定的功能,一般指整个生产控制系统失效的总和,它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备,如继电器、接触器、阀门、电动机等。大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障,所以在维修时,只要PLC有些部分控制的动作正常,都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出,而PLC的物理接口没有输出,则为硬件接口电路故障。另外硬件故障多于软件故障,大多是由外部信号不满足,或执行元件故障,而不是PLC系统的问题。
2 PLC故障分析及排除方法
为了便于故障的及时解决,首先要区分故障是全局性还是局部性的,比如上位机显示多处控制元件工作不正常,提示很多报警信息,这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分;如果是局部性故障可以从以下几个方面进行分析。
2.1 根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能,当系统发生故障时立即给出报警信息,可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位,具有事半功倍的效果,是维修人员排除故障的基本手段和方法。
我们也可以通过上位机系统设定安全运行的上限和下限参数值,如:供水压力、温度,补水压力,蒸汽压力、温度,换热器冷凝水温度等,运行参数达到两个值时都会触发报警,报警状态窗口会立即弹出。完善的故障诊断系统可以使运行人员快速掌握报警发生地点,对超温、超压、泄漏、堵塞等各种故障的发生做到及时诊断,及时控制,及时检修,终止事故或防止事故的扩大,保证系统安全运行。
2.2 根据动作顺序诊断故障。对于自动控制,其动作都是按照一定的顺序来完成的,通过观察系统的运动过程,比较故障和正常时的情况,就可以发现疑点,诊断出故障原因。比如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启,如果管路不通水泵是不能启动的。
2.3 根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中,输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的,因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来,这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障,可以不必查看程序和有关电路图,通过查询PLC的I/O接口状态,就可以找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。
2.4 通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因,有些虽然在屏幕上有报警信息,但并没有直接反映出报警的原因,还有些故障不产生报警信息,只是有些动作不执行。遇到后两种情况,跟踪PLC程序的运行是确诊故障的很有效的方法。对于简单的故障可根据程序通过PLC的状态显示信息,监视相关的输人、输出及标志位的状态,跟踪程序的运行,而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。比如某一水泵不工作,检查发现对应的PLC输出端口为0,于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制,水温不够,PLC就不会输出,把水温升高后故障排除。
当然,上面的方法只是给出了故障解决的切入点,产生故障的原因是很多的,所以单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的,需要多种方法结合,配合电路、机械等部分综合分析。
3 典型故障分析实例
3.1 故障现象:某煤矿水泵控制系统正常运行过程中,突然警报声响,上位机监控界面提示“MCC故障”。
故障分析及处理:根据上位机的报警信息,MCC是电机控制盘的意思,结合电路图,我们发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点,开关合上后,触点闭合,任何一个触点断开,都会提示“MCC故障”,所以我们分析是电机控制部分出现了问题。具体是哪个电机出现了问题呢,我们可以先从配电室进行查找,每个电气柜的外面都有黄色指示灯,从电路图发现,指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的,任何一个触点接通后,都会使该等亮,据此我们找到黄色指示灯亮的电气柜,打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸,合上运行又立即跳闸,可判断是电机过载或有短路现象,到现场用摇表检测电机线圈正常,手摇电机旋转,听到有机械摩擦的声音,打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落,造成电流过大,导致跳闸,把螺母紧固后故障排除。
3.2 故障现象:某矿供热系统的流量调节阀能正常打开,无论手动和自动均无问题,但关闭后一直红绿闪烁,导致出现报警,但并未对生产造成影响。
故障分析及处理:通过上位机监控和现场观察,发现该阀门能够正常的打开和关闭,所以可以排除机械问题。通过分析电路发现,与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接,所以可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高,检查较困难,不便检查限位开关,经过仔细观察PLCI/O接口状态,发现阀门打开后接口指示灯亮,关闭后指示灯灭,即随着阀门的开关状态正好对应,对此我们得出结论,问题出在阀门的反馈开关上,该阀门是个调节阀,应该反馈阀门的关闭信号,即关闭后应该反馈+24V信号,打开后反馈0V,而现场发现反馈线接到了常开触点上,导致阀门关闭后没有信号反馈,屏幕显示红绿闪烁,由于PLC程序只用到阀门的关闭信号,所以阀门打开后程序并不认为反馈出错,阀门打开显示是正常的,我们把反馈线接到常闭触点上后故障排除。
4 结语
PLC过程控制故障分析与排除的方法还是有很多的,故障的发生也是有规律可循的,这需要我们在工作中细心观察,及时总结,经验丰富了,直接通过报警信息和现象就可以确定出故障的原因,这样可以收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]关海涛,PLC过程控制常见故障分析[J].中国新技术新产品,2009,(22):174.
[2]李大庆,基于PLC的数控机床故障诊断[J].煤矿机械,2007,28(11):193～194.
关键词: PLC;过程控制;故障
中图分类号:TP207文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0710114-01
0 引言
PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController)是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。自二十世纪六十年代美国推出PLC取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功能也不断完善,今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用,其中过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制,在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。由于大部分系统投资巨大,为提高设备使用率和效益,及时做好故障的排除就具有十分重要的意义。
1 PLC故障特点
PLC控制系统故障是指其失去了规定的功能,一般指整个生产控制系统失效的总和,它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备,如继电器、接触器、阀门、电动机等。大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障,所以在维修时,只要PLC有些部分控制的动作正常,都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出,而PLC的物理接口没有输出,则为硬件接口电路故障。另外硬件故障多于软件故障,大多是由外部信号不满足,或执行元件故障,而不是PLC系统的问题。
2 PLC故障分析及排除方法
为了便于故障的及时解决,首先要区分故障是全局性还是局部性的,比如上位机显示多处控制元件工作不正常,提示很多报警信息,这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分;如果是局部性故障可以从以下几个方面进行分析。
2.1 根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能,当系统发生故障时立即给出报警信息,可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位,具有事半功倍的效果,是维修人员排除故障的基本手段和方法。
我们也可以通过上位机系统设定安全运行的上限和下限参数值,如:供水压力、温度,补水压力,蒸汽压力、温度,换热器冷凝水温度等,运行参数达到两个值时都会触发报警,报警状态窗口会立即弹出。完善的故障诊断系统可以使运行人员快速掌握报警发生地点,对超温、超压、泄漏、堵塞等各种故障的发生做到及时诊断,及时控制,及时检修,终止事故或防止事故的扩大,保证系统安全运行。
2.2 根据动作顺序诊断故障。对于自动控制,其动作都是按照一定的顺序来完成的,通过观察系统的运动过程,比较故障和正常时的情况,就可以发现疑点,诊断出故障原因。比如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启,如果管路不通水泵是不能启动的。
2.3 根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中,输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的,因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来,这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障,可以不必查看程序和有关电路图,通过查询PLC的I/O接口状态,就可以找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。
2.4 通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因,有些虽然在屏幕上有报警信息,但并没有直接反映出报警的原因,还有些故障不产生报警信息,只是有些动作不执行。遇到后两种情况,跟踪PLC程序的运行是确诊故障的很有效的方法。对于简单的故障可根据程序通过PLC的状态显示信息,监视相关的输人、输出及标志位的状态,跟踪程序的运行,而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。比如某一水泵不工作,检查发现对应的PLC输出端口为0,于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制,水温不够,PLC就不会输出,把水温升高后故障排除。
当然,上面的方法只是给出了故障解决的切入点,产生故障的原因是很多的,所以单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的,需要多种方法结合,配合电路、机械等部分综合分析。
3 典型故障分析实例
3.1 故障现象:某煤矿水泵控制系统正常运行过程中,突然警报声响,上位机监控界面提示“MCC故障”。
故障分析及处理:根据上位机的报警信息,MCC是电机控制盘的意思,结合电路图,我们发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点,开关合上后,触点闭合,任何一个触点断开,都会提示“MCC故障”,所以我们分析是电机控制部分出现了问题。具体是哪个电机出现了问题呢,我们可以先从配电室进行查找,每个电气柜的外面都有黄色指示灯,从电路图发现,指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的,任何一个触点接通后,都会使该等亮,据此我们找到黄色指示灯亮的电气柜,打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸,合上运行又立即跳闸,可判断是电机过载或有短路现象,到现场用摇表检测电机线圈正常,手摇电机旋转,听到有机械摩擦的声音,打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落,造成电流过大,导致跳闸,把螺母紧固后故障排除。
3.2 故障现象:某矿供热系统的流量调节阀能正常打开,无论手动和自动均无问题,但关闭后一直红绿闪烁,导致出现报警,但并未对生产造成影响。
故障分析及处理:通过上位机监控和现场观察,发现该阀门能够正常的打开和关闭,所以可以排除机械问题。通过分析电路发现,与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接,所以可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高,检查较困难,不便检查限位开关,经过仔细观察PLCI/O接口状态,发现阀门打开后接口指示灯亮,关闭后指示灯灭,即随着阀门的开关状态正好对应,对此我们得出结论,问题出在阀门的反馈开关上,该阀门是个调节阀,应该反馈阀门的关闭信号,即关闭后应该反馈+24V信号,打开后反馈0V,而现场发现反馈线接到了常开触点上,导致阀门关闭后没有信号反馈,屏幕显示红绿闪烁,由于PLC程序只用到阀门的关闭信号,所以阀门打开后程序并不认为反馈出错,阀门打开显示是正常的,我们把反馈线接到常闭触点上后故障排除。
4 结语
PLC过程控制故障分析与排除的方法还是有很多的,故障的发生也是有规律可循的,这需要我们在工作中细心观察,及时总结,经验丰富了,直接通过报警信息和现象就可以确定出故障的原因,这样可以收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]关海涛,PLC过程控制常见故障分析[J].中国新技术新产品,2009,(22):174.
[2]李大庆,基于PLC的数控机床故障诊断[J].煤矿机械,2007,28(11):193～194.