PLC在軋鋼生產(chǎn)故障診斷中的運用初探

摘 要：本文簡單介紹了PLC在軋鋼生產(chǎn)故障診斷中的基本原理，重點探討了其具體運用，旨在提高生產(chǎn)的工作效率，保證生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性，促進鋼鐵產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC;軋鋼生產(chǎn);故障診斷

0 引言

軋鋼生產(chǎn)過程過于復(fù)雜，涉及較多的工藝流程，因此，PLC技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)過程中是極為重要的，可以診斷軋鋼生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，及時制定相關(guān)的解決措施，防止產(chǎn)生嚴重的損失。

1 PLC在軋鋼生產(chǎn)故障診斷中的基本原理

軋鋼在生產(chǎn)過程中，其設(shè)備分為模擬量信號與數(shù)字量信號，PLC技術(shù)可以根據(jù)不同的信號采取不同的診斷措施。

（1）診斷模擬量信號。辨別模擬量信號可以利用PLC模擬量的輸入模塊和輸出模塊，而模擬量輸入模塊和輸出模塊是按照A/D的轉(zhuǎn)換原理，輸入端用來接收傳感器、變送器發(fā)出的模擬信號，輸出端發(fā)出的模擬信號用作PLC的控制對象。PLC診斷模擬量故障時，主要是對比A/D通道監(jiān)測信號的實際值和系統(tǒng)極限值，若比較結(jié)果接近極限值，則說明軋鋼生產(chǎn)設(shè)備處于故障狀態(tài)，反之，比較結(jié)果遠離極限值，則說明軋鋼生產(chǎn)設(shè)備處于正常狀態(tài)。工作人員可以通過PLC中模擬量的設(shè)定開關(guān)對極限值準確設(shè)置，從而判斷設(shè)備的運行狀態(tài)。

如果模擬量的實際值到達設(shè)定值，PLC還能根據(jù)邏輯關(guān)系開啟開關(guān)模塊中的輸出位，或者從PLC的通訊口進行主動通訊，從而可以看到故障診斷結(jié)果，有控制軋鋼生產(chǎn)設(shè)備的好處。

（2）診斷數(shù)字量信號。PLC利用軋鋼設(shè)備的數(shù)字量輸入模塊辨別數(shù)字量信號，而PLC在對軋鋼生產(chǎn)設(shè)備進行控制時，軋鋼生產(chǎn)設(shè)備中的數(shù)字量傳感器和PLC的輸入端子相連，每個輸入端子在PLC在數(shù)據(jù)庫中有一個“位”，每“位”中含有一個地址。其中數(shù)字量傳感器包括液位、壓力、溫度、行程數(shù)字、操作按鈕。

辨別數(shù)字量故障信號以獲取PLC輸入位的數(shù)值為標準。而對比PLC正常輸入位數(shù)值與實際數(shù)值是對數(shù)字量故障進行診斷的過程，若二者對照結(jié)果一致，則說明設(shè)備處于正常狀態(tài)，反之則說明設(shè)備處于故障狀態(tài)。此種故障診斷方式有定位準確、在線診斷等好處。利用PLC診斷中圖形工程塊程序，可以對軋鋼設(shè)備生產(chǎn)過程進行診斷，有利于保護軋鋼設(shè)備。

（3）診斷中斷方式。PLC的中斷方式包括輸入中斷、間隔定時器中斷、高速計數(shù)器中斷等，其中輸入中斷是指當開關(guān)量模塊的輸入位開啟時，則出現(xiàn)中斷的情況，適合診斷軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障，與工業(yè)操作站的硬中斷相對應(yīng)，但是PLC輸入中斷可以利用PLC外部指令對其進行屏蔽。也就是PLC輸入的中斷源為軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障的信號，若產(chǎn)生故障信號程序會立刻停止，轉(zhuǎn)入中斷子程序，從而有效處理故障。使用輸入中斷對故障處理可以終止PLC主程序的執(zhí)行過程，而使用PLC輸入和內(nèi)部邏輯處理故障時，PLC程序未出現(xiàn)中斷的情況;間隔定時器中斷指開啟有一定準確度的間隔定時器導致中斷;高速計數(shù)器中斷指依據(jù)PLC中高速計數(shù)器出現(xiàn)中斷。因此，工作人員要依據(jù)軋鋼生產(chǎn)設(shè)備受故障的影響程度選擇合理的故障診斷方法。

2 PLC在軋鋼生產(chǎn)故障診斷中的運用

（1）通信故障。故障現(xiàn)象：某軋鋼廠中試行半連軋技改，出現(xiàn)軋機多次自動停止運行等情況，經(jīng)過重啟可以正常運行。工作人員通過檢查6RA70直流調(diào)速裝置、400PLC診斷緩沖、稀油站、液壓站并未發(fā)現(xiàn)故障。

研究故障原因：工作人員要對軋機控制程序的原理進行分析，由于軋機受中扎臺、精軋臺急停按鈕控制，當軋機出現(xiàn)故障時兩個操作臺按鈕不能同時發(fā)生故障，因此可以排除按鈕線出現(xiàn)松動情況。每個操作臺屬于遠程工作站都由DP網(wǎng)控制，而操作臺與400PLC通過DP網(wǎng)線進行數(shù)據(jù)交換，若網(wǎng)線接觸不良會導致軋機發(fā)生故障[1]。

故障診斷方法：工作人員經(jīng)過檢查工業(yè)網(wǎng)絡(luò)DP網(wǎng)線，發(fā)現(xiàn)在冷剪操作臺網(wǎng)線接頭位置972端子有較為明顯的燒傷，可以判斷此處是引發(fā)故障的原因。

因此，建議工作人員要及時更換每個遠程工作站網(wǎng)絡(luò)接線，并且在每個工作站周圍禁止使用電焊機等電動工具，避免出現(xiàn)干擾電流。

（2）變頻器故障。故障現(xiàn)象：冷床輸入一組輥道發(fā)生故障，工作人員在對外部各通信板。接線端子進行仔細檢查后發(fā)現(xiàn)并無松動情況。

研究故障原因：因為故障名稱為F0022，通過查看變頻器說明書后，要對I/O板的插入狀態(tài)進行檢查，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)并未發(fā)生故障。隨后，工作人員又對變頻器各電源電壓進行檢查，經(jīng)過重啟后故障仍存在，可以判斷功率組件發(fā)生損壞，引起故障發(fā)生。

故障診斷方法：工作人員經(jīng)過查看440變頻器使用大全知道參數(shù)r0026可以看到直流回路電壓的實際數(shù)值，而440變頻器屬于交-直-交變頻，若功率組件發(fā)生故障，則會對參數(shù)的顯示產(chǎn)生影響。因此，可以判斷由于變頻器發(fā)生損壞導致變頻器發(fā)生故障[2]。

因此，工作人員要完全掌握變頻器的相關(guān)知識，減少故障分析時間，提高維修效率。

（3）元器件故障。故障現(xiàn)象：某精軋臺全部停止運行，通過查看400PLC硬件組態(tài)畫面和PLC診斷故障信息，發(fā)現(xiàn)通信中斷，I/O訪問出現(xiàn)錯誤，DP適配器BF燈、DIA診斷燈為紅色。

研究故障原因：根據(jù)過去的相關(guān)經(jīng)驗，工作人員對DP適配器進行更換，但是故障未發(fā)生改變。因為精軋臺包括34塊模塊，只有使用排除法才可以找到故障發(fā)生的具體原因。

故障診斷方法：工作人員可以將終端模塊放到輸入模塊后，網(wǎng)絡(luò)處于正常狀態(tài)，可以知道前半部分模塊完好。隨后依次加入輸出模塊與電源模塊，若發(fā)現(xiàn)紅色指示燈時即更換模塊。

因此，工作人員只需觀察指示燈的狀態(tài)即可知道故障的發(fā)生位置，不要隨意刪除硬件組態(tài)，保證電源接線的正確性與牢固性，有利于減少故障判斷時間，提高設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

在軋鋼生產(chǎn)過程中使用PLC進行故障診斷可以有效改善設(shè)備的運行狀態(tài)，因此，工作人員在診斷軋鋼生產(chǎn)設(shè)備故障時要選擇合適的診斷方式，有利于保證軋鋼流程有序進行，促進軋鋼生產(chǎn)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉廷敏.西門子PLC系統(tǒng)在軋鋼線常見故障處理的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2019（22）：74-76.

[2]劉政.鋼鐵軋鋼機械設(shè)備的故障診斷及處理[J].中國科技投資，2019（33）：199，281.

作者簡介：陳志軍（1971-），男，安徽當涂人，本科，高級工程師，研究方向：電氣。