PLC系統中設備檢修維護的功能實現

湯穎

【摘 要】在工業生產企業中，PLC控制系統實現了工廠的自動化生產作業，對影響生產的故障給出報警，記錄并生成重要參數的趨勢。但很少有PLC控制系統有設備檢修維護程序。本文作者編寫了幾種方便設備維護的功能。這些功能對設備故障的快速診斷和檢修提供了方便，極大的提高了設備維護人員的工作效率。

【關鍵詞】PLC編程；設備在線維護；故障快速定位

1.概述

在工業生產企業中，大多數PLC控制系統實現了工廠的自動化生產作業，對影響生產的故障給出報警，記錄并生成重要參數的趨勢。但是，很少有PLC控制系統會編寫方便設備檢修維護的程序和HMI監控畫面。本文通過幾個工廠的實踐編程案例，介紹了幾種方便設備維護人員的功能。這些功能為檢修維護人員對設備故障的診斷和檢修提供了方便，極大的提高了設備維護的工作效率。以下幾個功能為某污水處理廠PLC控制系統中的設備維護功能。

2.編程實現模擬量信號的在線維護

PLC控制系統中，為了監控設備狀態并實現過程控制，需要使用儀表采集生產設備和水電風氣等各種介質的模擬量信號。這些儀表信號包括溫度、壓力、流量、物位、質量等許多種。在自動化生產作業中，設備會與各儀表信號聯鎖，實現設備的自動控制，保護設備的正常穩定運行。但當儀表出現故障或者PLC的模擬量采集通道故障時，儀表信號會丟失。這時候，與該儀表信號連鎖的流程將無法自動運行。一般情況下，只能由操作員將設備解鎖，并手動操作該設備，這必將影響生產節奏，造成產量的下降。有些關鍵儀表設備故障甚至會導致生產線的停產。為此，開發一個模擬量信號的在線維護程序，會減少儀表信號故障對生產的影響，并給設備檢修維護人員提供更多的檢修時間。下圖為某污水處理廠的儀表量維護畫面：

圖1中每個儀表量均有一個通道維護畫面。維護畫面中有個折合值設定和折合值投入按鈕。當該通道設備故障時，操作人員在折合值設定界面人工輸入現場設備的實際測量值，并點擊投入按鈕，HMI畫面將直接使用該折合值替代原有的儀表測量值顯示，PLC自動控制程序將與該折合值聯鎖，保證生產的正常自動運行。儀表檢修維護人員可以從容的檢測儀表設備的故障原因并進行維護作業。同時，所有的儀表量均有高高、高、低、低低四檔報警設定值和報警投入按鈕。當需要該儀表量報警時，擁有設定權限的操作人員可根據需要設定報警值并投入該檔報警，而不需要程序維護人員在PLC中編程實現報警。

儀表量通道維護界面，方便了維護人員的儀表檢修維護，同時減少程序維護人員的報警編程量。

3.PLC系統狀態在HMI畫面的實現

在大多數PLC控制系統中，編程人員重點關注的是工藝設備的狀態，但對PLC控制系統本身和網絡，由于有專業的程序維護人員和自動化工程師維護，很少在HMI中顯示。一旦PLC的硬件故障或者工業控制總線或者工業以太網出了故障，需要專業的維護人員到場，使用PLC開發軟件和專業的網絡診斷軟件聯網檢測才能發現故障。雖然PLC硬件故障和網絡故障不常見，但一旦發生PLC控制系統網絡故障，將會導致生產線的癱瘓。硬件模塊的故障則很難診斷，即使使用專業的軟件，也需要很長時間。實際上，每個PLC控制系統的模塊和網絡接口均有設備狀態字，只需要程序開發人員將這些狀態字做到HMI界面中，即可實時在HMI畫面中顯示所有的PLC模塊狀態和網絡通訊狀態。當設備故障時，故障位置一目了然。某污水處理廠的PLC硬件及網絡狀態畫面見圖2：

圖2中顯示了2臺HMI和5套PLC的工業以太網通訊狀態，同時顯示了每個PLC的CPU與遠程I/O站的總線通訊狀態。PLC中每個模塊的狀態信息也同時顯示在HMI畫面中。當硬件設備故障或者網絡故障時，工程師可以借助該畫面迅速的定位故障位置，有針對性的排除故障。

4.編程實現設備運行及檢修時間的自動累計

生產線上的設備為了保證正常運行，需要定期進行檢修維護。同時，為了保證生產的連續運行，生產線上大部分重要設備均有備份，比如2用1備或者1用1備。當運行設備故障時，PLC系統會自動切換到備用設備運行。操作員也會定期的切換運行設備和備用設備，保證運行設備和備用設備的運行時間盡量的均衡。大多數工廠，設備的運行時間并沒有在PLC中進行自動統計，運行設備和備用設備的切換也是由操作員人工手動切換。這樣既增加了操作員的工作量，也不方便設備維護人員統計設備的運行時間，確保維護作業的及時準確。因此，一套完善的設備運行計時和備用切換程序，會減少設備檢修維護工作量，更好的保障設備的正常運行。圖3為某污水處理廠的設備運行計時及自動切換畫面。

圖3中2臺格柵1用1備。PLC系統自動累計每臺設備的總運行時間和每次維護后的運行時間。同時，有權限的操作員可以設定每臺設備的維護設定時間。圖紙2臺設備均為運行5000小時維護。當PLC系統自動啟動格柵時，會比較2臺格柵的運行計時，優先啟動運行計時短的格柵。當某臺格維護運行計時達到維護設定計時后，PLC系統會自動切換到另1臺格柵，并在HMI畫面給出維護提醒。設備維護人員可根據HMI的提示對設備進行檢修維護。大大節省了維護統計工作量，同時，對設備運行時間科學的統計和切換也，降低了設備故障概率，保證了生產線的正常運行。

5結束語

現有的PLC系統，擁有完善的故障自診斷功能和強大的存儲和運算能力。只要軟件編程開發人員多與設備檢修維護人員溝通，了解他們的需求，投入時間用心開發程序，就能做出方便設備檢修維護的各種應用功能。這些功能可幫助維護人員迅速定位故障、在線維護，既保證了生產的正常運行，也降低了檢修維護人員的工作負荷。

（作者單位：中冶華天南京工程技術有限公司）