维修电工技师论文《PLC在机电设备故障诊断中的应用》0(2)

图3 PLC与计算机诊断网络框图

图3网络中的PLC采用并行分布式结构，作下位机使用，计算机作为上位机，可完成PLC的程序下装，实施对多台PLC的管理，进行复杂的数据运算，建立数据库，存储专家知识，其输入输出设备可用作诊断过程的人机交互。PLC与计算机通过两种方式联接成一个整体：一是通过PLC的通讯口和计算机的通讯口进行联接，二是通过PLC的输入输出端子与计算机上的开关量板和A/D板进行联接。其中，PLC通过通讯口传递给上位机的故障信号多达两个或两个以上时，上位机要通过编码进行识别，而通过PLC输出端子传递给上位机的故障信号，上位机要通过开关量板输入端子的地址来识别。PLC输入端子可接受来自上位机的控制信号或故障信号。

上述两种联接方式把故障诊断系统的输入模块、处理模块、控制模块和输出模块组成了一个有机的整体,并构成整个机电设备控制系统中的一个子系统。

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图3网络中的PLC和计算机在故障诊断系统中各自扮演着不同的角色。通常情况下,故障诊断过程中复杂的逻辑判断、开关量故障信号的检测以及在严重故障状态下对设备进行的保护可交给PLC完成,以充分发挥PLC的技术优势,而复杂的数值计算和人机交互可在上位机上完成。PLC检测到的故障信号可通过通讯口或输出端子传给上位机,然后调用上位机存储的专家知识对其进行分析、判断、决策,并作出合理的解释。上位机作出决策之后,又可通过通讯口或开关量板的输出端口传递控制信号,并将控制权交给PLC。充分利用通讯口的功能,有利于减小PLC的规模。

4、应用实例

根据上述原理和方法，在液压AGC伺服油缸测控系统上设计故障诊断系统。该系统的工业控制机为IPC610，通讯口为RS-232C，开关量板为PCL-725，A/D板为PCL-812PG，机电设备为AGC伺服油缸试验台及其液压泵站，PLC选用OMRON公司生产的CQM1产品。其中，1#PLC的开关量输入模块4块（含CPU），开关量输出模块3块，2#PLC的开关量输入模块2块（含CPU），开关量输出模块2块，模拟量输入输出模块2块。有21路开关量故障信号需要检测（过滤器堵塞10，液位信号4，油温信号4，行程开关信号3）；模拟量故障信号有4路需要检测，其中，压力信号2路，位移信号2路。

液压AGC伺服油缸是实现板带高精度轧制的关键元件，在检测过程中，其动静态性能出现不合格的情况时，需要方便准确地判断是油缸本身的问题还是检测系统的问题。所设计的故障诊断系统能完成以下功能：

（1）测试过程开始前，运行故障诊断系统，检查AGC伺服油缸测控系统是否处于良好状态。对于开关量，这个过程是上位机通过通讯口读取PLC输入位的状态值并与其正常状态值相比较的过程；对于模拟量，这个过程可用读取模拟量阈值起动的开关位的状态值作为判断的根据，也可将从PCL-812PG读取的模拟量与其相应的极限值相比较的结果作为判断的根据。若发现测控系统有故障，应及时处理（上位机显示屏给出具体故障的部位及排出故障的技术路线）。只有当诊断结果为良好状态时，才能进行油缸的性能测试。

（2）如果测试结果发现不合格的伺服油缸，应重新运行故障诊断系统。这

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时，除了对泵站进行常规探测外，主要是调用安装在上位机上的基于BP网络的伺服油缸故障诊断系统，以准确判明故障原因。否则,若伺服阀出现故障，则通过通讯口控制PLC的输出位，以切断伺服阀油源。

（3）如果测试过程当中，测控系统出现严重故障，则PLC通过通讯口或上位机输入输出板传递故障信号，使测控系统退出测试过程，屏幕给出故障诊断的结果和排除故障的建议。PLC通过声光报警并切断电机电源。

5、结论

PLC可为机电设备的故障诊断提供强有力的技术支持。在进行故障诊断系统的设计时，根据诊断系统的功能要求，选用适当的PLC，可丰富和完善诊断系统的功能。随着PLC新产品的研制成功，它在故障诊断领域将有更广阔的应用前景。

在实际工作中由于PLC 系统内部设置有编程程序，它可以自我检测出一些常规故障问题，工作人员在处理故障之时大可不必手忙脚乱、不知所措，往往只需要1 把螺丝刀和1 个万用表就可以解决一些故障。不过，在故障的实际处理阶段，工作人员必须注重经验的积累，从而有助于处理一些基本的故障问题。

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