浅谈基于PLC电机故障诊断系统设计
摘要:现今社会大部分已实现机械自动化代替人力操作,基于PLC 的控制系统是实现自动化操作的基础,自动化操作系统能否安全可靠的运行取决于PLC控制系统的完善程度,PLC控制系统要能实现自动化控制的同时,还要有一套完整的故障排查、处理系统,用以保证整个自动化操作的可靠性。
关键词:PLC 电机故障自诊断系统自动化控制
1 电机故障诊断系统的设计构想
基于整个系统的综合考虑,可拟列两种不同的故障诊断系统:树形法、数据库系统法。树形法是根据系统出现故障的逻辑关系,由上至下不断扩展或者说由主枝不断向分枝扩展,其逻辑关系一般是分为是、非、与非、或非四种。
2 电机故障诊断系统各部件的划分
2.1 工作电机的电流监测
每个工作电机的电流都来自一个总线路的分电器,分电器将总线路分成若干支路后,供给到每台工作电机,所及通过监测每台工作电机的供电支路的电力信号来实现对每台工作电机电流的监测。具体的实现过程:每条支路的电流信号通过隔离放大器的放大转换成为电压信号,电压信号通过模拟数字转换装置转换成为数据信号传输给计算机,
由计算机预先设定的程序进行分析处理。
2.2 故障工作电机的自切除
故障工作电机的切除要保证其他工作电机不受影响,通过综合考虑分析,加装三联式的转换开关可完成此项任务,当转换到切除位置时,控制系统就会自动切除故障电机。为了使切除故障电机时其他工作电机不受影响,应该在每台电机上都并联一个继电器,在电机发生故障时,继电器闭合,将故障电机短路,如此实现切除时不会对其他电机造成影响。
2.3 软件在故障诊断系统中的操作
(1)工作电流的监测。假设对10台电机的工作电流进行监测,通过记录每台电机一天内的电流变化(每天工作10小时,每1小时进行一次工作电流的记录),对每台电机的十次工作电流进行筛选,将十次中最高电流以及最低电流去掉,剩下的8组电流按公式(X1+X2+…..+Xn-1+Xn)/n进行计算拔,所得的拔值与标定值进行比对,差距值超过控制值则为问题电流。
(2)诊断数据的存储与显示。显示屏幕上显示最新监测到的电流平均值,并以坐标线或图表的形式呈现出来,偏差值也会一并显示,给监测人员最清晰的数据显示,这些数据结果会存储在专用数据库,并会定期自动清理无用数据,节省存储空间。
(3)电机设备故障点的记录
为了以后更精确的监控设备发生故障的部位及能够快速准确的生成解决方案,需要对发生过故障的部位以及可能发生故障的部位进行数据记录,有的故障原因不止一个,而是发生连锁故障反应,引发故障的第一个原因要重要记录,方便以后一项项的排查问题原因。
(4)多次故障发生点的记忆
电机设备长时间使用过程中发生故障是不可能避免的,将经常或者曾经出现过还会在出现的故障问题数据信息进行存储记忆,依靠这些数据信息可以预防该处故障或相似故障的发生。
(5)模拟数值的故障诊断
对于模拟数值的故障诊断,首先接受来自其他各支路的模拟数值,经过A/D转换后的数值跟预定数值进行比对,差别值在预定范围内时为正常,如果出现差别值大于预定值的情况就会出现警示,即故障问题出现。
(6)多故障信息的同行交流
当某电机出现多处故障时,故障信息存储在PLC的内部存储器中,上级计算机通过同行交流实时对存储数据进行读取。数据交流时,上级计算机向PLC首先发送一个命令值A(A包括操作步骤、设备编码、设备型号、计算机通讯地址等),控制系统收到命令信号A后会做出反
馈,当出现故障错误时,PLC会向上级计算机反馈出信号B,等待上级计算机分析处理后的下一步指令。上级计算机通过不断收发指令信号来获取PLC控制系统当前的工作情况,并不断进行读写来存入数据寄存库,记录当前PLC运行的情况。
3 基于PLC电机故障诊断系统的设计
电机故障诊断系统是建立在以PLC和高速计算机所组成的系统平台上的,设备故障信息的检测和存储是由诊断系统中的PLC部分完成的,然后再传输到高速计算机上。高速计算机通过将所收到的数据信息与数据库中信息进行筛选比对,从而确定设备故障起因及解决方法,然后通过屏幕显示给操作人员。
诊断系统模拟:按下启动按钮时断电器为接通的,则不能正常启动设备;如果点击启动开关时断电器为断开的,则设备能够正常运转。设备正常启动后,故障检测设备将会按预先编定好的程序不断完成诊断循环,当有故障出现时,诊断循环被切断,这是将会出现预警提示出现故障。点击关机操作后,设备首先停止运行,最后故障诊断设备停止工作。
4 通过数据库系统故障诊断法来实现故障的诊断
4.1 目标类别及推理点
电机的故障点在进行故障分析时的用处表示为目标类别。推理点是进行分析计算最为集中的点,因为一些工作都是由此处开始的,检测点可以作为推理点的辅助点,帮助推理工作的进行。推理点存在的意义并不是意味着它是故障的起源,而是因为由它开始推理会容易找到故障的根源。
4.2 故障点的检测方式
数据组中的数据信息与使用者息息相关,数据组仍可以继续划分为几个子数据组,对该数据组的进行什么方式的检测即对应在该节点进行何种动作。上级计算机根据各节点检测方式的不同选配不同的处理方法。如此能够较为高效的检测发生故障的原因。
5 PLC在电机故障诊断系统中所处的地位
故障诊断系统是模拟人的思考操作方式来实现对故障的诊断及处理的,是典型的人机系统,故障处理系统要能够实现故障特征的采集、分析、处理、信息转换操作。PLC控制系统的预设模拟参量相当与是一个开关,当所收集到的数据信息与预设模拟参量一致或满足正常条时,开关开启;当收集的数据不同或不满足条件时,开关关闭,并将此情况上传至上级计算机做出相应的判断操作。PLC是现今设备故障
诊断首推的控制系统,PLC控制系统功能繁多,应根据不同的设备情况选取不同的PLC系统来进一步完善诊断系统。
参考文献
[1]杨叔子,丁洪,等.基于知识的诊断推理.北京:清华大学出版社,1993.
[2]周东华,孙优闲.控制系统的故障检测与诊断技术.北京:清华大学出版社,1994.
