淺談基于PLC電機故障診斷系統設計

摘 要:現今社會大部分已實現機械自動化代替人力操作，基于PLC的控制系統是實現自動化操作的基礎，自動化操作系統能否安全可靠的運行取決于PLC控制系統的完善程度，PLC控制系統要能實現自動化控制的同時，還要有一套完整的故障排查、處理系統，用以保證整個自動化操作的可靠性。

關鍵詞:PLC電機故障自診斷系統自動化控制

中圖分類號:TD53文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0073-01

1 電機故障診斷系統的設計構想

基于整個系統的綜合考慮，可擬列兩種不同的故障診斷系統:樹形法、數據庫系統法。樹形法是根據系統出現故障的邏輯關系，由上至下不斷擴展或者說由主枝不斷向分枝擴展，其邏輯關系一般是分為是、非、與非、或非四種。

2 電機故障診斷系統各部件的劃分

2.1 工作電機的電流監測

每個工作電機的電流都來自一個總線路的分電器，分電器將總線路分成若干支路后，供給到每臺工作電機，所及通過監測每臺工作電機的供電支路的電力信號來實現對每臺工作電機電流的監測。具體的實現過程:每條支路的電流信號通過隔離放大器的放大轉換成為電壓信號，電壓信號通過模擬數字轉換裝置轉換成為數據信號傳輸給計算機，由計算機預先設定的程序進行分析處理。

2.2 故障工作電機的自切除

故障工作電機的切除要保證其他工作電機不受影響，通過綜合考慮分析，加裝三聯式的轉換開關可完成此項任務，當轉換到切除位置時，控制系統就會自動切除故障電機。為了使切除故障電機時其他工作電機不受影響，應該在每臺電機上都并聯一個繼電器，在電機發生故障時，繼電器閉合，將故障電機短路，如此實現切除時不會對其他電機造成影響。

2.3 軟件在故障診斷系統中的操作

(1)工作電流的監測。假設對10臺電機的工作電流進行監測，通過記錄每臺電機一天內的電流變化(每天工作10小時，每1小時進行一次工作電流的記錄)，對每臺電機的十次工作電流進行篩選，將十次中最高電流以及最低電流去掉，剩下的8組電流按公式(X1+X2+…..+Xn-1+Xn)/n進行計算拔，所得的拔值與標定值進行比對，差距值超過控制值則為問題電流。

(2)診斷數據的存儲與顯示。顯示屏幕上顯示最新監測到的電流平均值，并以坐標線或圖表的形式呈現出來，偏差值也會一并顯示，給監測人員最清晰的數據顯示，這些數據結果會存儲在專用數據庫，并會定期自動清理無用數據，節省存儲空間。

(3)電機設備故障點的記錄

為了以后更精確的監控設備發生故障的部位及能夠快速準確的生成解決方案，需要對發生過故障的部位以及可能發生故障的部位進行數據記錄，有的故障原因不止一個，而是發生連鎖故障反應，引發故障的第一個原因要重要記錄，方便以后一項項的排查問題原因。

(4)多次故障發生點的記憶

電機設備長時間使用過程中發生故障是不可能避免的，將經常或者曾經出現過還會在出現的故障問題數據信息進行存儲記憶，依靠這些數據信息可以預防該處故障或相似故障的發生。

(5)模擬數值的故障診斷

對于模擬數值的故障診斷，首先接受來自其他各支路的模擬數值，經過A/D轉換后的數值跟預定數值進行比對，差別值在預定范圍內時為正常，如果出現差別值大于預定值的情況就會出現警示，即故障問題出現。

(6)多故障信息的同行交流

當某電機出現多處故障時，故障信息存儲在PLC的內部存儲器中，上級計算機通過同行交流實時對存儲數據進行讀取。數據交流時，上級計算機向PLC首先發送一個命令值A(A包括操作步驟、設備編碼、設備型號、計算機通訊地址等)，控制系統收到命令信號A后會做出反饋，當出現故障錯誤時，PLC會向上級計算機反饋出信號B，等待上級計算機分析處理后的下一步指令。上級計算機通過不斷收發指令信號來獲取PLC控制系統當前的工作情況，并不斷進行讀寫來存入數據寄存庫，記錄當前PLC運行的情況。

3 基于PLC電機故障診斷系統的設計

電機故障診斷系統是建立在以PLC和高速計算機所組成的系統平臺上的，設備故障信息的檢測和存儲是由診斷系統中的PLC部分完成的，然后再傳輸到高速計算機上。高速計算機通過將所收到的數據信息與數據庫中信息進行篩選比對，從而確定設備故障起因及解決方法，然后通過屏幕顯示給操作人員。

診斷系統模擬:按下啟動按鈕時斷電器為接通的，則不能正常啟動設備;如果點擊啟動開關時斷電器為斷開的，則設備能夠正常運轉。設備正常啟動后，故障檢測設備將會按預先編定好的程序不斷完成診斷循環，當有故障出現時，診斷循環被切斷，這是將會出現預警提示出現故障。點擊關機操作后，設備首先停止運行，最后故障診斷設備停止工作。

4 通過數據庫系統故障診斷法來實現故障的診斷

4.1 目標類別及推理點

電機的故障點在進行故障分析時的用處表示為目標類別。推理點是進行分析計算最為集中的點，因為一些工作都是由此處開始的，檢測點可以作為推理點的輔助點，幫助推理工作的進行。推理點存在的意義并不是意味著它是故障的起源，而是因為由它開始推理會容易找到故障的根源。

4.2 故障點的檢測方式

數據組中的數據信息與使用者息息相關，數據組仍可以繼續劃分為幾個子數據組，對該數據組的進行什么方式的檢測即對應在該節點進行何種動作。上級計算機根據各節點檢測方式的不同選配不同的處理方法。如此能夠較為高效的檢測發生故障的原因。

5 PLC在電機故障診斷系統中所處的地位

故障診斷系統是模擬人的思考操作方式來實現對故障的診斷及處理的，是典型的人機系統，故障處理系統要能夠實現故障特征的采集、分析、處理、信息轉換操作。PLC控制系統的預設模擬參量相當與是一個開關，當所收集到的數據信息與預設模擬參量一致或滿足正常條時，開關開啟;當收集的數據不同或不滿足條件時，開關關閉，并將此情況上傳至上級計算機做出相應的判斷操作。PLC是現今設備故障診斷首推的控制系統，PLC控制系統功能繁多，應根據不同的設備情況選取不同的PLC系統來進一步完善診斷系統。

參考文獻

[1]楊叔子，丁洪，等.基于知識的診斷推理.北京:清華大學出版社，1993.

[2]周東華，孫優閑.控制系統的故障檢測與診斷技術.北京:清華大學出版社，1994.