電氣自動化控制設備與可靠性措施探討

高賀

【摘要】隨著電氣自動化技術在人們生活應用中的普及，電氣自動化的控制設備以及可靠性成為人們關注的話題。電氣自動化技術在人們生活生產等領域中發揮的作用十分顯著。由于該項技術的用途十分廣泛，幾乎遍布人們生活中的各個角落，所以電氣自動化可靠性的高低成為人們所關注的問題。本文主要對SI EMENS公司的PLO及其可靠性等進行研究。

【關鍵詞】電氣自動化 設備診斷 設備測試 監測方法

【中圖分類號】TM92 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0012-01

近些年來，各種研究表明，電氣化設備的發展趨勢是模塊化、系統化以及智能化。電力系統控制發展經歷了三個階段：傳遞函數單輸出、單輸入式控制；多機系統協調、非線性控制、線性最優控制等協調控制；智能控制。電力系統控制中的智能控制是新技術中的第一項新技術。各種電氣自動化控制設備也隨之出現，本文主要以SIMATIC Step 7系列的PLC為例，對確保其可靠性的診斷、維護和檢修方式等進行研究。

一、電氣設備可靠性的定義

自動化控制電氣設備的產品成為一個新興大軍，而且在不斷地進行擴充。電氣化設備的生產越來越多，用途也越來越廣泛，電氣化設備的使用環境卻越來越惡劣，設備所要使用的服務系統也越來越昂貴。拿自動開關來說，由于自動開關已經廣泛的應用于車載、航載、航空航天部門，煉鐵、煉鋼等冶金部門，鐵路、交通信號系統以及許多地面軍用裝備等方面，這些部門的電源都需要日夜不停地運作，這就要要求自動開關能夠經受高溫、低溫以及高濕等惡劣環境的沖擊考驗，運行中的設備是不允許檢修的，只能進行簡單的維修工作，這也就使得完成提高電器開關可靠性的任務變得十分緊急甚至是刻不容緩了。

實際上，電氣自動化控制設備可靠性定義是：能夠在規定的環境條件以及規定的時間內，具有完成規定功能的能力，這個定義適用于一個系統，也適用于一臺設備，或者一個單元，由于故障出現的隨機性較強，所以就用數學性來描述可靠性，也就是人們常說的概率。

二、對電氣自動化控制設備的分析

在SIMATIC Step 7系列中，S7-200系列PLC主要針對低性能要求的模塊化小型系統，根據不同的CPU，可以擴展7個模塊，在$7-300系列PLC，其可以擴展的模塊主要包括：SM、IM（IM必須放在CPU旁邊，用于機架間傳遞信號）、DM（中間的插槽位置是不能空出來，可以用DM占位）、FM以及CP；在S7-400系列PLC可擴展的模塊與S7-300系列PLC大致相同，它采用了在機架中進行懸掛的模塊設計，并提供擴展機架對系統進行擴展。S7-400具有以下有點：性能分級的不同檔次的CPU；可選擇不同類型的擴展模塊；可以擴展多達32個模塊；模塊內集成背板總線；網絡連接.多點接口（MPI）。在工業中，電氣自動化項目編程主要使用的是便攜式的編程設備——Power PG，它具有強大的系統、完美的擴展功能、彩顯的TFT等優點，編程語句可表示為：PGT02=大約230克，144x72x27mm，2x20字符液晶顯示。

在SIMATIC Step 7系列安裝系統中，要求的是WINDOWS系統，且每臺電腦上只能安裝一次。要注意的是，因為SIMATIC Step 7軟件是拷貝保護的，在使用時必須將授權從授權軟盤傳到硬盤才能啟動。安裝完成后就可以打開“SIMATIC Manager”了。如果需要幫助可以在當前窗口按F1就能獲得幫助了。安裝完成之后，如果出現要改變預置參數就需要進行硬件組態。要注意的是，在S7-400中實際的組態以及設定的組態不一樣的時候，要中斷CPU的啟動。

三、提高電氣自動化控制設備可靠性的診斷方式

在工業中，對設備進行診斷是十分重要的，因為機器出現故障就會導致停機或功能不確定。因為其維修費用以及停機的時間都會導致工業不能正常進行，有關干擾的因素就必須迅速發現并維修。目前最常見的故障重要有兩種，這主要是根據機器是否由PLC識別而診斷出來的。一種是由PLC的操作系統識別并通常導致CPU進入停機狀態，一種是CPU象往常一樣執行程序，但所需的功能或者不執行或者不正確執行，也就是我們常說的功能錯誤。診斷工具重要有以下幾種：

（一）顯示CPU信息。也就是利用該功能可以在編程器或HMI設備上立即顯示針對零星錯誤的錯誤信息。當CPU診斷出錯時，信息窗口就會顯示出來。使用系統功能SFC 52，WR USMSG也可編程輸出用戶信息。

（二）模塊信息工具。它使得在系統診斷中可以不使用編任何程序，并使迅速識別、定位和評估錯誤成為可能。

（三）利用堆棧診斷。通過堆棧診斷可以知道錯誤的位置，這個方法對同步錯誤可能有用。根據程序、使用堆棧可以顯示關于故障原因和位置的進一步信息。例如，CPU停機之前累加器中的內容在用戶程序中塊常被調用多次。這意味著有關錯誤出現的調用鏈中導致中斷的塊號碼和指令的信息不能清楚地指示。

（四）利用硬件診斷。該功能可以在線訪問硬件站并且給出關于模板的狀態或操作模式的信息。你可以在線看到模板的診斷信息，或診斷符號指示模板的狀態以及CPU的操作模式。

（五）運用“Monitor”測試程序來進行檢測。它的作用是能夠跟蹤塊中的程序執行。在測試功能開始時，通過用鼠標點擊眼鏡圖標或選擇菜單Debug->Monito在測試模式下，LAD/FBD的元件用不同的顏色顯示。通過菜單Options->Customize進行選擇。例如：狀態滿足->“元件顯示綠色”；狀態不滿足->“元件顯示藍色”。不過要注意的是，當CPU在RUN模式并且當被監視的指令正在被處理時，才能激活狀態顯示。

（六）使用塊的比較，可以用來比較離線和在線的塊或者PG的硬盤上的兩個用戶程序的塊。例如，可以利用該功能來確定后來在CPU中是否對程序做過修改及在哪些段上程序不同。

（七）斷點調試功能：借助于這個測試功能，可以以語句表顯示單步模式測試程序，并且跟蹤指令執行的順序以及有關的寄存器等內容。

四、電氣自動化控制設備的維護和檢修

（一）日常維護

這是主要工作，維護好了設備才能確保設備正常使用，降低設備成本，提高生產效率，延長使用壽命，降低故障率。周期性的日常維護包括：設備緊固、設備清掃、設備潤滑。

（二）定修

定修適用于這種情況：設備出現了隱患，但還能正常使用一段時間，而且各種條件又要求設備必須再使用一段時間。定修有五要素，依次為：環、法、料、人、機。

（三）搶修

搶修適用于設備運行時，突然出現故障的情況。

結束語：提高電氣化傳動以及自動控制設備的可靠性一直是一個十分重要的問題。根據我國電氣化以及自動化設備的可靠性現狀，找出影響電氣自動化設備可靠性的關鍵因素，從而提出對于電氣化控制以及自動化設備可靠性的設定還有試驗、日常維護方法，達到進一步提高電氣控制及自動化設備的可靠性的最終目的。

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