智能礦山PLC系統故障分析及處理

【摘 要】本文以主井提升系統為例，介紹智能礦山PLC系統設備故障分析及處理。

【關鍵詞】主井提升；PLC；故障分析及處理

PLC系統在國內礦山行業得到了廣泛應用。正是以PLC應用為基礎，智能礦山系統得以迅速發展，大大提高了礦山的自動化程度。

鑒于PLC系統的重要性，本文以我公司主井提升系統為例，介紹PLC系統故障種類、產生原因及處理。

1 主井提升機系統介紹

主井提升機控制系統采用德國西門子S7—300型PLC組成雙PLC系統。高壓柜、電樞變壓器、勵磁變壓器、快開、電抗、6RA70系列整流裝置組成傳動系統，主回路采用電樞換向6脈動、磁場恒定的傳動方案。上位計算機配備WINCC軟件，實現對西門子PLC的編程、調試，以及對系統的監控等功能。

司機根據實際生產情況選擇操作方式（自動、手動、檢修、回收），嚴格按照信號工的指令操作。其中，自動方式，提升機的運行完全依據方向信號自動啟動和停車，全速最高8.5m/s。如遇故障，則系統保護功能動作，按故障性質實現不同方式的故障停車。

2 故障的種類

圖1

如圖1所示，將系統故障分為三個種類：

2.1 工藝流程故障

工藝流程故障出現在整個工藝流程的一個環節或者全部，經過長期運行會慢慢暴露出來，其帶來的后果將包括各個方面，導致設備故障率高居不下，生產經營成本上升。由于程序設計以工藝流程為依據，程序上也會存在不合理的地方，但是無法通過簡單優化而消除掉。

通過設備故障率、生產成本等各個指標，我們能夠不斷的發現工藝流程中存在的問題，進而進行技術改造。

這種情況相對較少，尤其是礦山運行數年正常生產的情況下，故不作為日常故障的范疇來分析。

2.2 程序故障

程序以工藝流程為依據編輯設計的，在一定程度上來說，只要系統工藝流程不出問題，程序基本上也不存在問題。但是，程序在模擬工藝流程之外，通過復雜的邏輯運算，增加了大量的保護措施，這就給程序出問題增加了可能性。

如主井提升系統，在啟動開車的瞬間，就要對電樞電流、液壓站壓力等進行分析，以提供電動機足夠的動力帶動提升機運行，而提升機負荷有輕重之分，又要結合稱重傳感器數據、區分不同情況進行邏輯計算。

程序故障可能在一開始設計時就很快的表現出來，不停地發出報警、故障，以致設備正常運行；有的可能是數據存儲、邏輯運算才導致的，這種情況要較長時間才能發現。第一種情況，我們在試運行時，根據出現的情況優化程序，消除報警和故障。第二種情況，是在長期運行后出現，然后不斷出現，復位后不影響系統運行，循環往復。這種情況我們可以把它列入技術改造的范圍，不做詳細描述。

2.3 硬件故障

這是我們日常生產中最常見的，包括了所有的機電設備。

就主井提升系統來說，有以下幾大類：

圖2

3 故障判斷的基本流程

根據日常生產和設備運行維護的經驗，我們總結了主井提升系統故障判斷的基本流程。

如圖3所示。

一旦系統出現故障，首先，依據出現的故障現象判斷是電氣故障還是機械故障。電氣故障以傳動故障最為常見，如電樞斷路器未合閘、勵磁系統未正常啟動、直流快開裝置故障、西門子直流調速裝置故障或未復位等等。若不是，則應為控制故障，各輸入輸出中間繼電器、到位開關、編碼器、溫度傳感器都有可能是故障來源，應根據具體故障具體分析處理。PLC硬件如電源模塊、CPU模塊、通訊模塊等，在電源電壓、線路、接地均正常的情況下，故障相對來說是比較少的。

最后，應根據故障分析的情況，選擇檢修處理，或者直接更換備件，恢復系統正常運行。

4 設備故障的分析方法

現象：主井提升機下（反向）到位停車時，報硬下過卷（反向過卷），跳安全回路。該過卷到位開關正常時使用一對常閉點。

4.1 WINCC監控界面（如圖4）

打開主井主畫面，發現“故障顯示”中“硬下過卷”、“安全回路”變量動作、變為紅色，其他變量狀態正常。

由此，確定反向過卷繼電器、到位開關JXK2或者線路故障。這個時候去現場檢查，發現正向過卷開關JXK2控制電纜接頭松動開路。

4.2 程序（如圖5）

在線監測主井提升系統程序，打開“安全回路保護”部分，發現除“安全回路1”、“安全回路狀態”變量動作、變為灰色外，“I0.6，反向過卷，JXK2”也動作、變為灰色，其他變量狀態正常。

由此，確定正向過卷繼電器、到位開關JXK2或者線路故障。這個時候去現場檢查，發現正向過卷開關JXK2控制電纜接頭松動開路。

4.3 電氣回路（如圖6）

在輔助電源柜檢查反向過卷繼電器JXK2J，發現線圈未得電，測量反向過卷開關JXK2來的常閉點，線路3-8，883A斷開。由此，確定反向過卷開關JXK2故障或者線路故障，繼電器無異常。

這個時候去現場檢查，發現反向過卷開關JXK2控制電纜接頭松動開路。

圖6

4.4 檢查設備本體

如果，反向過卷開關JXK2被撞壞或者控制電纜有明顯損壞，可以直接斷定此處為故障點，否則，應重復1，2，3，仔細檢查后方可斷定。

5 總結

PLC系統的設備故障分析，我們可以通過多個方面來完成，進而迅速判斷故障點，恢復設備安全生產運行。

作為設備管理人員，我們應努力學習PLC系統各方面知識，適應智能礦山發展對個人素質的要求；同時，在日常工作中，抓好設備點巡檢、定期維護工作，做到預知維修，防患于未然，降低設備故障率，提高設備安全生產水平。

[責任編輯：王迎迎]