1引言

近年来,随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC(PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑)不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑,还增加了运算、数据传送和处理的功能,真正成为一种计算机工业控制装置[2]。PLC作为一个新兴的工业控制器,以其体积小,功能齐全,价格低廉,可靠性高等方面具有独特的优点,在各个领域获得了广泛应用,并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。但人们在应用PLC时只注重其控制功能,而忽略了其在故障诊断系统中的应用。本系统以化肥包装线为例介绍PLC在其故障诊断方面的应用。

2进行故障诊断的基本思路

可编程控制器PLC内部一般都有上百个辅助继电器。在PLC控制系统中,有许多辅助继电器未被利用,可以用它来完成故障的逻辑诊断任务。在包装流水线中,需要检测的故障有十几种,故障检测信号都是开关量信号。PLC将各个故障信号集中,转化为规定的二进制数,以最少的输出点输出故障信息,由微型机显示和打印。微机存贮代表不同故障内容的二进制信息,就可以实现故障识别。

一般化肥包装流水线包括夹袋、称重、下料、放袋、运输和缝袋等。为了能及时发现和排除故障,需要对故障的性质和位置进行实时判断[1]。本系统采用日本三菱公司的F系列PLC机对流水线进行控制,并进行故障诊断。

由于直接采用可编程控制器PLC内部辅助继电器,其结构简单,成本低,维护方便,这是该系统的优势之处。

3故障诊断流程分析

PLC对多个故障的诊断是利用PLC机内的移位寄存器来实现的[4]。PLC内部移位寄存器一般是16位,现设计为检测16种故障。所用这组移位寄存器中,无论何时只能有一个继电器导通,在100ms时钟脉冲的控制下,移位寄存器中的状态/10进行循环移位。此时,PLC经过对输入的每个故障检测信号进行逻辑判断,满足故障条件时,对应的输入继电器信号有效,当移位寄存器中的状态/10移到该故障对应的继电器时(相当于一个开关),即输出规定的二进制数,移位寄存器就停止移位。在延时规定的时间后(按需要而定),该故障诊断完毕,二进制信号送往微型机处理,重要故障由PLC进行声光报警。同时,移位寄存器继续移位,对其他故障继续进行检测。

4故障诊断梯形图分析

Y433~Y437是五位二进制故障信息输出中。PLC启动前,移位寄存器处于零状态。PLC启动后,运行监视脉冲M70导通,移位寄存器中,M220的状态为/10,100ms时钟M72使/10状态每隔100ms向后移一位,移完16次,M220又变为/10状态,第二次循环移位开始[3]。自始至终,移位寄存器中,只有一个继电器的状态是/10。故障诊断原理:,X3是夹袋器的故障输入,如果发生这种故障,X3接通,使M310导通,此时,如果移位寄存器中的/10状态移到M220中,则M170动作,使M177导通,移位寄存器停止移位,M311置位,输出继电器Y433导通,由于故障诊断逻辑的设置不同,使得Y434~Y437都没有输出。另外,此次PLC输出给微机的故障代号是10000,代表夹袋器故障,延时(设为3S)后,T450动作,M177断开,Y433为/00,这个故障诊断完毕,移位寄存器继续移位,进行检测。故障信号在延时时间内输出,由微型机显示和打印,也可在这时间内排除简单故障。M311置位是为了反映本故障后还能反映其他故障,本故障排除之前不会得到反映,直到M311复位之后。其他故障的诊断原理与上述相似。采用五位二进制数,对于八位微型机,输入控制字还有3位是空的。如果车间有8条以内的流水线,可以用这三位二进制数来判断是哪条流水线发生的故障。如果控制系统需要监测的故障多于16个,可用两组移位寄存器来实现。第一组移位寄存器移完16次后,启动第二组进行移位,移完16次后,又启动第一组,如此反复进行,有如一个32位的移位寄存器。每一组移完后,其中的状态/10总保持在第一个继电器中,每组的第一位不用因此,故障信号只能达到30个。由两个计数器控制M100的通断,使两组移位寄存器循环移位。启动PLC,移位寄存器M220~M237每100ms移位一次,计数器C60也计数一次,16次后,M220处于/10态,同时,C60触点动作,M150脉冲使M100导通,C60复位,移位寄存器M240~M257开始移位,而M220~M237停止移位。第二组移16次后,M240处于/10,C61导通,M100断开,C61复位,第一组又开始移位,循环进行。

继电器转换会出现抖动现象,产生干扰。因此,通过4次检测才确认信号,避免出错。满足故障条件后,M120导通,M72时钟脉冲连续检测该故障4次,C550动作,故障信号M100输出给故障诊断程序。

5结束语

本系统应用于化肥包装自动生产线中,作为机器的故障诊断系统,运行情况良好,可靠性高,提高了化肥包装生产线的效率和使用寿命,减去了复杂的维修环节,具有较大的应用价值。