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1引言

近年來,隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC(PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯)不僅用邏輯編程取代了硬接線邏輯,還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能,真正成為一種計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置[2]。PLC作為一個(gè)新興的工業(yè)控制器,以其體積小,功能齊全,價(jià)格低廉,可靠性高等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但人們?cè)趹?yīng)用PLC時(shí)只注重其控制功能,而忽略了其在故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用。本系統(tǒng)以化肥包裝線為例介紹PLC在其故障診斷方面的應(yīng)用。

2進(jìn)行故障診斷的基本思路

可編程控制器PLC內(nèi)部一般都有上百個(gè)輔助繼電器。在PLC控制系統(tǒng)中,有許多輔助繼電器未被利用,可以用它來完成故障的邏輯診斷任務(wù)。在包裝流水線中,需要檢測(cè)的故障有十幾種,故障檢測(cè)信號(hào)都是開關(guān)量信號(hào)。PLC將各個(gè)故障信號(hào)集中,轉(zhuǎn)化為規(guī)定的二進(jìn)制數(shù),以最少的輸出點(diǎn)輸出故障信息,由微型機(jī)顯示和打印。微機(jī)存貯代表不同故障內(nèi)容的二進(jìn)制信息,就可以實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別。

一般化肥包裝流水線包括夾袋、稱重、下料、放袋、運(yùn)輸和縫袋等。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障,需要對(duì)故障的性質(zhì)和位置進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷[1]。本系統(tǒng)采用日本三菱公司的F系列PLC機(jī)對(duì)流水線進(jìn)行控制,并進(jìn)行故障診斷。

由于直接采用可編程控制器PLC內(nèi)部輔助繼電器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,維護(hù)方便,這是該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之處。

3故障診斷流程分析

PLC對(duì)多個(gè)故障的診斷是利用PLC機(jī)內(nèi)的移位寄存器來實(shí)現(xiàn)的[4]。PLC內(nèi)部移位寄存器一般是16位,現(xiàn)設(shè)計(jì)為檢測(cè)16種故障。所用這組移位寄存器中,無論何時(shí)只能有一個(gè)繼電器導(dǎo)通,在100ms時(shí)鐘脈沖的控制下,移位寄存器中的狀態(tài)/10進(jìn)行循環(huán)移位。此時(shí),PLC經(jīng)過對(duì)輸入的每個(gè)故障檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷,滿足故障條件時(shí),對(duì)應(yīng)的輸入繼電器信號(hào)有效,當(dāng)移位寄存器中的狀態(tài)/10移到該故障對(duì)應(yīng)的繼電器時(shí)(相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)),即輸出規(guī)定的二進(jìn)制數(shù),移位寄存器就停止移位。在延時(shí)規(guī)定的時(shí)間后(按需要而定),該故障診斷完畢,二進(jìn)制信號(hào)送往微型機(jī)處理,重要故障由PLC進(jìn)行聲光報(bào)警。同時(shí),移位寄存器繼續(xù)移位,對(duì)其他故障繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。

4故障診斷梯形圖分析

Y433~Y437是五位二進(jìn)制故障信息輸出中。PLC啟動(dòng)前,移位寄存器處于零狀態(tài)。PLC啟動(dòng)后,運(yùn)行監(jiān)視脈沖M70導(dǎo)通,移位寄存器中,M220的狀態(tài)為/10,100ms時(shí)鐘M72使/10狀態(tài)每隔100ms向后移一位,移完16次,M220又變?yōu)?10狀態(tài),第二次循環(huán)移位開始[3]。自始至終,移位寄存器中,只有一個(gè)繼電器的狀態(tài)是/10。故障診斷原理:,X3是夾袋器的故障輸入,如果發(fā)生這種故障,X3接通,使M310導(dǎo)通,此時(shí),如果移位寄存器中的/10狀態(tài)移到M220中,則M170動(dòng)作,使M177導(dǎo)通,移位寄存器停止移位,M311置位,輸出繼電器Y433導(dǎo)通,由于故障診斷邏輯的設(shè)置不同,使得Y434~Y437都沒有輸出。另外,此次PLC輸出給微機(jī)的故障代號(hào)是10000,代表夾袋器故障,延時(shí)(設(shè)為3S)后,T450動(dòng)作,M177斷開,Y433為/00,這個(gè)故障診斷完畢,移位寄存器繼續(xù)移位,進(jìn)行檢測(cè)。故障信號(hào)在延時(shí)時(shí)間內(nèi)輸出,由微型機(jī)顯示和打印,也可在這時(shí)間內(nèi)排除簡(jiǎn)單故障。M311置位是為了反映本故障后還能反映其他故障,本故障排除之前不會(huì)得到反映,直到M311復(fù)位之后。其他故障的診斷原理與上述相似。采用五位二進(jìn)制數(shù),對(duì)于八位微型機(jī),輸入控制字還有3位是空的。如果車間有8條以內(nèi)的流水線,可以用這三位二進(jìn)制數(shù)來判斷是哪條流水線發(fā)生的故障。如果控制系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)的故障多于16個(gè),可用兩組移位寄存器來實(shí)現(xiàn)。第一組移位寄存器移完16次后,啟動(dòng)第二組進(jìn)行移位,移完16次后,又啟動(dòng)第一組,如此反復(fù)進(jìn)行,有如一個(gè)32位的移位寄存器。每一組移完后,其中的狀態(tài)/10總保持在第一個(gè)繼電器中,每組的第一位不用因此,故障信號(hào)只能達(dá)到30個(gè)。由兩個(gè)計(jì)數(shù)器控制M100的通斷,使兩組移位寄存器循環(huán)移位。啟動(dòng)PLC,移位寄存器M220~M237每100ms移位一次,計(jì)數(shù)器C60也計(jì)數(shù)一次,16次后,M220處于/10態(tài),同時(shí),C60觸點(diǎn)動(dòng)作,M150脈沖使M100導(dǎo)通,C60復(fù)位,移位寄存器M240~M257開始移位,而M220~M237停止移位。第二組移16次后,M240處于/10,C61導(dǎo)通,M100斷開,C61復(fù)位,第一組又開始移位,循環(huán)進(jìn)行。

繼電器轉(zhuǎn)換會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象,產(chǎn)生干擾。因此,通過4次檢測(cè)才確認(rèn)信號(hào),避免出錯(cuò)。滿足故障條件后,M120導(dǎo)通,M72時(shí)鐘脈沖連續(xù)檢測(cè)該故障4次,C550動(dòng)作,故障信號(hào)M100輸出給故障診斷程序。

5結(jié)束語

本系統(tǒng)應(yīng)用于化肥包裝自動(dòng)生產(chǎn)線中,作為機(jī)器的故障診斷系統(tǒng),運(yùn)行情況良好,可靠性高,提高了化肥包裝生產(chǎn)線的效率和使用壽命,減去了復(fù)雜的維修環(huán)節(jié),具有較大的應(yīng)用價(jià)值。