利用PLC設(shè)計(jì)故障診斷系統(tǒng)
1 引言
plc作為一種成熟穩(wěn)定可靠的控制器，目前已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。plc系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。一個(gè)完善的plc系統(tǒng)除了能夠正常運(yùn)行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行故障診斷和故障處理。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個(gè)重要標(biāo)志，對(duì)于工業(yè)控制具有較高的意義和實(shí)用價(jià)值。
故障診斷一般有兩種途徑：故障樹(shù)方法和專(zhuān)家系統(tǒng)方法。故障樹(shù)方法利用系統(tǒng)的故障邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯推理，由錯(cuò)誤的輸出找到可能的輸入錯(cuò)誤。這種方法比較適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，各部分耦合少的情況。專(zhuān)家系統(tǒng)方法通過(guò)建立系統(tǒng)故障的知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)，計(jì)算機(jī)借助現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)利用知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)進(jìn)行深入的邏輯推理，找出故障原因。這種方法適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分耦合強(qiáng)的大型工業(yè)系統(tǒng)。
本文根據(jù)故障樹(shù)推理與專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則推理相結(jié)合的方法，以某火電廠輸煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，介紹了一種利用plc和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行故障診斷的plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
故障診斷系統(tǒng)建立在基于plc和上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)上。plc在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障信號(hào)檢測(cè)、預(yù)處理，轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)并傳輸給上位計(jì)算機(jī)。上位計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能，利用專(zhuān)家知識(shí)和專(zhuān)家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。并通過(guò)人機(jī)界面，給出故障定位，報(bào)告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。
3 plc程序設(shè)計(jì)
在進(jìn)行故障診斷設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)的故障層次結(jié)構(gòu)，利用這種層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行故障診斷部分的設(shè)計(jì)。以火電廠輸煤控制系統(tǒng)的故障結(jié)構(gòu)為例。為了描述簡(jiǎn)單，這里作了一定的簡(jiǎn)化。圖1為系統(tǒng)的故障層次結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)故障結(jié)構(gòu)的層次性為故障診斷提供了一個(gè)合理的層次模型。在進(jìn)行系統(tǒng)的plc梯形圖程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到故障結(jié)構(gòu)的層次，合理安排邏輯流程。在引入故障輸入點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意：必須將系統(tǒng)所有可能引起故障的檢測(cè)點(diǎn)引入plc，以便系統(tǒng)能及時(shí)進(jìn)行故障處理;應(yīng)在系統(tǒng)允許的條件下盡可能多的將最底層的故障輸入信息引入plc的程序中，以便得到更多的故障檢測(cè)信息為系統(tǒng)的故障自診斷提供服務(wù)。
?。?） 故障點(diǎn)的記錄
為了得到系統(tǒng)的故障情況實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障自診斷，plc必須將所有故障檢測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)反映給內(nèi)部寄存器，圖2是用來(lái)記錄故障點(diǎn)的部分程序。
ir4.02是輸入的io節(jié)點(diǎn)，表示a側(cè)皮帶信號(hào)，當(dāng)輸煤系統(tǒng)使用a側(cè)皮帶正常運(yùn)行時(shí)4.02的值為1，當(dāng)4.02變?yōu)?時(shí)，說(shuō)明a側(cè)皮帶信號(hào)出了故障，此時(shí)利用上升沿微分指令記錄這次的信號(hào)跳變。這樣這次事故就記錄在ir31.00中。程序設(shè)計(jì)中將ir31作為記錄底層故障信息的寄存器，由于內(nèi)部寄存器ir有16位，所以能夠記錄16種不同的故障原因。如果有更多的故障需要記錄，可以設(shè)置多個(gè)寄存器字。需要說(shuō)明的是，有時(shí)引起故障的原因可能不止一個(gè)，往往一個(gè)故障會(huì)引起另一些故障的發(fā)生，因此還有關(guān)鍵的一點(diǎn)是程序要能記錄最先發(fā)生的故障。這也需要通過(guò)plc編程實(shí)現(xiàn)，程序只對(duì)最開(kāi)始發(fā)生的故障敏感。
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