如何利用PLC快速排除系统故障——以中阳荣欣焦化瓦斯抽放工程为例

2017-12-06 15:36:15   来源:《电工技术》理论与实践   点击数:774

 

如何利用PLC快速排除系统故障

 

——以中阳荣欣焦化瓦斯抽放工程为例

 

牛振业

 

( 中化二建集团有限公司,山西,太原 )

 

 

摘要:自动化仪表监控系统内部回路逻辑关系复杂,电气仪表本身故障又复杂多变,尤其是调试运转过程中的故障,很难在短时间内找到问题所在,而且一旦出现故障就会造成整个系统停机,会给生产带来严重的影响,特别是煤炭化工类企业,很有可能引发安全事故。只有准确而又及时的判断故障点,才能在最短时间内排除故障,保证企业生产的安全和稳定性。

 

以我公司承建的中阳荣欣焦化瓦斯抽放工程为例论述如何通过PLC快速确定故障并加以排除。

 

关键词:自动化仪表   监控系统   PLC-PC故障调试

 

 

1. PLC工作原理以及监控系统的构成

 

1.1 PLC的工作原理

 

PLC采用“顺序扫描,不断循环”的方式工作,即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描(如无跳转指令),从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作,PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

 

PLC的输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。

 

PLC的程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。

 

输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出,驱动相应输出设备工作。

 

1.2 PLC监控系统的构成

 

监控系统的结构大同小异,现以中阳瓦斯抽放工程为例配合其系统原理图(图一)介绍监控系统的组建原理:

 

本系统由Siemens S7-300、台达触摸屏、研华工控PC和现场的执行机构组成,S7-300 PLC通过其输入模块采集现场各种温度、瓦斯浓度、电压电流、流量、通断等信号,经过A/D转换、数值变换后传送到触摸屏和工控PC。触摸屏负责实时显示温度值、瓦斯浓度值、流量值等各种参数和报警显示并负责PID调节参数;工控机通过上位软件(组态王)为操作员提供人机交流界面,给 PLC发送指令以控制现场的执行机构,同时作为现场摄像头的监视显示屏。QQ图片20171206153345.gif

 

图一   中阳瓦斯抽放站自动化仪表监控系统图

 

2. PLC有关的故障特点以及检测方法

 

2.1 故障特点 

 

首先说明程序在进入PLC之前都是经过人工或者仿真软件模拟信号运行过的,而且PLC有它自身的诊断程序,对程序错误、硬件错误都会发出相应的报警,对照使用手册是很容易判断的,据有关资料显示此类故障只占不到20%,也就是说80%以上的故障都是非系统故障也就是由外部信号原因引起的,出现在外围线路。例如当你执行启动程序后,发现该设备没有动作,大都是因为外部信号不满足或者执行元件本身故障。我们要做的就是确定这部分故障到底来自于哪些设备元件,确定之后就可以有针对性的去排除故障。

 

2.2 检测方法

 

在诊断故障之前我们首先要阅读总设计说明,了解系统工作原理并理解其程序运行逻辑关系;其次我们还需要一根可以通讯RS485端口和RS232端口的PC/PPI电缆,用于连接西门子PLC和装有Step7软件的PC机,用于下载程序到电脑并保持实时通信。具备这两个条件后我们就可以用程序状态监控法去排查故障了:

 

  检修实例一:本工程中点击启动开关,设备按顺序启动循环水泵后发现主电机一直不动作,如果你完全理解系统工作原理,你就会知道此类故障可能是多种原因引起,有经验的施工人员一般都会按经验挨个去排查,费时费工。使用程序状态监控法,我们可以在Step7软件中点击菜单栏里的调试选项,然后运行程序状态监控,程序在软件里就会以能流的形式从前往后扫描,当能流经过元件地址时将显示蓝色。从程序中可以看到Q1.4的输出需关联水泵启动反馈信号I1.2、缺水传感器信号I1.3和电机电磁启动器自身故障反馈信号I3.4以及各种温度,环境瓦斯浓度,风机等保护信号,运行监控发现I1.3I3.4没显示蓝色,说明程序能流在此不能通过,由此确定故障来源于缺水传感器和电磁启动器。接下来只需要拿着万用表去现场检查,最后排查发现缺水传感器动作单元在管道里安装时被卡住不能动作,而电磁启动器则是因为上一会故障调试排除后,自锁信号没有复位,一直输出故障信号。这类故障都具有一定的隐蔽性,如果不借助PLC实时程序监控确定故障来源,很可能排查几回也不会发现故障原因。

 

检修实例二:为保证系统稳定运行,并达到节能的目的本工程中水环真空泵均配一台副电机,由瓦斯浓度来决定是否启用副电机,试运行一段时间后发现瓦斯浓度上升到界定值后副电机仍不启动,作业面突发性瓦斯浓度升高得不到有效控制,存在巨大安全隐患。实时监控发现信号地址显示正确,电机设备经检验也无故障。再次复查程序数据,最后发现比较设定值偏高,因为瓦斯浓度信号进入PLC后会按比例转化为4-20mA的电流信号,按照防爆要求瓦斯浓度不允许超过1%,也就是说输入信号在程序内显现数值小于4.16的某一个值时就应该触发启动副电机,而此程序比较设定值为4.18,显然是程序数据计算错误,也有可能是操作人员在使用时勿动。更改为4.14后副电机迅速动作,瓦斯浓度再未超标,后经业主要求将此数据调节功能锁死,防止操作员误动引发安全事故。

 

3. PLC检测故障时的注意事项

 

(1)在PLC各种编程方式里只有梯形图能实现在线监控,所以打开Step7软件后首先要选择编程语言为梯形图。

 

(2)设备自锁的本身故障反馈信号有常开、常闭触点之分,所以接线之前一定要仔细阅读其使用说明书,确保引入到PLC输入端的信号准确无误。

 

(3)对照图纸确认每个输入输出信号对应的PLC内存地址,如作业面瓦斯浓度输入信号对应地址为AIW0,风机启动输出信号对应地址为Q1.0,主电机启动输出信号对应地址为Q1.4等,以免误判造成更大的故障。

 

4. 结束语

 

  中阳瓦斯监控系统是一个综合了数字电路、模拟电路、继电回路和计算机技术的现代化监控系统,已经具有一定的可靠性,但无法保证不出故障,而且运行后一旦发生故障损失巨大且维修困难。此时电仪施工人员的技能显得尤为重要,使用在线监控法借助的维修工具除了万用表还要用到计算机,所以要求施工维修人员具有较高的专业技能,并且有一定的外语和计算机功底。但是一旦掌握了此调试方法,就可以迅速判断并排除系统故障,有效缩短施工周期,降低维修费用,提高施工单位经济效益保证业主的安全稳定生产。

 

 

参考文献

 

1】柴瑞娟.《西门子PLC高级培训教程》.机械工业出版社,2009.3

 

2】李旭.《数据通讯技术教程》.机械工业出版社,2005.10

 

3Siemens.《西门子S7-300系统手册》.西门子股份有限司,2014.1

 

4】廖常初.《西门子工业通信网络组态编程与故障诊断》.机械工业出版社,2009.10

 

 

上一篇:电视新闻受众角色的再思考

下一篇:福建省大学生运动会跳绳竞赛的对..
收藏到QQ书签 添加到百度搜藏
】 【打印】 【关闭
更多 自动化仪表   监控系统   PLC-PC故障调试
>>返回网站首页
教育论文论文网版权与免责声明:
①、教育论文论文网(www.512lw.com)论文发表,是一个专门从事期刊推广、论文发表、论文写作指导的正规机构。本站提供整体论文发表解决方案:省级论文/国家级论文/核心论文/CN论文。
②、本网站中的文章(包括转贴文章)的版权归原作者所有,若作者有版权声明的或文章从其它网站转载而附带有原所有站的版权声明者,其版权归属以附带声明为准。
③、如本网转载稿涉及版权等问题,请作者一周内来电或来函联系。
投稿邮箱:[email protected] 联系电话:400-699-2260
在线咨询: 论文投稿:63067332 论文投稿:940066109
 
论文投稿:[email protected]   咨询电话:18068821172
咨询电话:18068821172     在线咨询:论文投稿84796177
在线咨询:论文投稿84796893     在线咨询:论文投稿80134278

关于我们| 联系我们| 信誉说明| 合作流程| 本站声明
教育论文网 版权所有 © 2002-2012 咨询QQ热线: 论文投稿:84796893  在线沟通:
苏ICP备20045593号-6