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1引言

近年來,隨著微電子技術(shù)和計算機技術(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,還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能,真正成為一種計算機工業(yè)控制裝置[2]。PLC作為一個新興的工業(yè)控制器,以其體積小,功能齊全,價格低廉,可靠性高等方面具有獨特的優(yōu)點,在各個領(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)濟效益和社會效益。但人們在應(yīng)用PLC時只注重其控制功能,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,需要檢測的故障有十幾種,故障檢測信號都是開關(guān)量信號。PLC將各個故障信號集中,轉(zhuǎn)化為規(guī)定的二進制數(shù),以最少的輸出點輸出故障信息,由微型機顯示和打印。微機存貯代表不同故障內(nèi)容的二進制信息,就可以實現(xiàn)故障識別。

一般化肥包裝流水線包括夾袋、稱重、下料、放袋、運輸和縫袋等。為了能及時發(fā)現(xiàn)和排除故障,需要對故障的性質(zhì)和位置進行實時判斷[1]。本系統(tǒng)采用日本三菱公司的F系列PLC機對流水線進行控制,并進行故障診斷。

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)簡單,成本低,維護方便,這是該系統(tǒng)的優(yōu)勢之處。

3故障診斷流程分析

PLC對多個故障的診斷是利用PLC機內(nèi)的移位寄存器來實現(xiàn)的[4]。PLC內(nèi)部移位寄存器一般是16位,現(xiàn)設(shè)計為檢測16種故障。所用這組移位寄存器中,無論何時只能有一個繼電器導(dǎo)通,在100ms時鐘脈沖的控制下,移位寄存器中的狀態(tài)/10進行循環(huán)移位。此時,PLC經(jīng)過對輸入的每個故障檢測信號進行邏輯判斷,滿足故障條件時,對應(yīng)的輸入繼電器信號有效,當(dāng)移位寄存器中的狀態(tài)/10移到該故障對應(yīng)的繼電器時(相當(dāng)于一個開關(guān)),即輸出規(guī)定的二進制數(shù),移位寄存器就停止移位。在延時規(guī)定的時間后(按需要而定),該故障診斷完畢,二進制信號送往微型機處理,重要故障由PLC進行聲光報警。同時,移位寄存器繼續(xù)移位,對其他故障繼續(xù)進行檢測。

4故障診斷梯形圖分析

Y433~Y437是五位二進制故障信息輸出中。PLC啟動前,移位寄存器處于零狀態(tài)。PLC啟動后,運行監(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,如果移位寄存器中的/10狀態(tài)移到M220中,則M170動作,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輸出給微機的故障代號是10000,代表夾袋器故障,延時(設(shè)為3S)后,T450動作,M177斷開,Y433為/00,這個故障診斷完畢,移位寄存器繼續(xù)移位,進行檢測。故障信號在延時時間內(nèi)輸出,由微型機顯示和打印,也可在這時間內(nèi)排除簡單故障。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。采用五位二進制數(shù),對于八位微型機,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)測的故障多于16個,可用兩組移位寄存器來實現(xiàn)。第一組移位寄存器移完16次后,啟動第二組進行移位,移完16次后,又啟動第一組,如此反復(fù)進行,有如一個32位的移位寄存器。每一組移完后,其中的狀態(tài)/10總保持在第一個繼電器中,每組的第一位不用因此,故障信號只能達到30個。由兩個計數(shù)器控制M100的通斷,使兩組移位寄存器循環(huán)移位。啟動PLC,移位寄存器M220~M237每100ms移位一次,計數(shù)器C60也計數(shù)一次,16次后,M220處于/10態(tài),同時,C60觸點動作,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)進行。

繼電器轉(zhuǎn)換會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象,產(chǎn)生干擾。因此,通過4次檢測才確認(rèn)信號,避免出錯。滿足故障條件后,M120導(dǎo)通,M72時鐘脈沖連續(xù)檢測該故障4次,C550動作,故障信號M100輸出給故障診斷程序。

5結(jié)束語

本系統(tǒng)應(yīng)用于化肥包裝自動生產(chǎn)線中,作為機器的故障診斷系統(tǒng),運行情況良好,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)用價值。