施鵬

摘 要:PLC電機已經(jīng)成為國內(nèi)外重要的工業(yè)生產(chǎn)流行設(shè)備,它具有大量的可編程設(shè)備儀器,能夠很方便進行操作和管理。本文從PLC電機組成和工作原理的分析出發(fā),從對比當前傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng),并對電機故障作出了分析和處理方案。

關(guān)鍵詞:可編程控制器PLC系統(tǒng)控制系統(tǒng)

中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0024-01

在工業(yè)生產(chǎn)過程中,大量的開關(guān)量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱Programmable Controller(PC)。個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。

PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預(yù)見的將來,是無法取代的。國控制類產(chǎn)品市場PLC的占有率已超過50%,而且保持著10%～15%的發(fā)展速度。

1電機系統(tǒng)的組成和工作原理

PLC電機系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示,由上位計算機和1套PLC測控系統(tǒng)組成。PLC通過外部變送器、互感器與發(fā)電機組相連,發(fā)電機機端電壓U、定子電流I為三相交流電,分別經(jīng)電壓互感器(PT)和電流互感器(CT)轉(zhuǎn)換成三相100V、5A的二次信號,發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流經(jīng)過分流器RS轉(zhuǎn)換成75mV信號,再經(jīng)過三相功率(含有功、無功)變送器、三相電壓變送器、直流電流變送器轉(zhuǎn)換成與其成比例的0～10V電壓信號后輸入到PLC的模擬量模塊。模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,然后根據(jù)互感器、變送器的變換比例計算出機端電壓U、轉(zhuǎn)子電流If、有功功率P和無功功率Q的等機組運行量。

PLC每隔20ms采樣一次,每40ms將采樣的數(shù)據(jù)保存到故障數(shù)據(jù)區(qū)中。當發(fā)生故障后,PLC記錄下故障發(fā)生以后的13s數(shù)據(jù),故障數(shù)據(jù)記錄過程結(jié)束。當PLC接收到上位機發(fā)送來的傳送命令時,PLC將記錄的故障數(shù)據(jù)通過串口通訊傳送給上位機。上位機將數(shù)據(jù)完整的接收下來,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理顯示出機組運行量U、If、P、Q、Ug(電壓給定)在故障前7s、后13s的波形曲線,這樣就可以對發(fā)電機故障進行分析了。

2PLC電機系統(tǒng)故障診斷分析

故障診斷系統(tǒng)建立在基于PLC和上位計算機組成的控制系統(tǒng)上。PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障信號檢測、預(yù)處理,轉(zhuǎn)化存儲并傳輸給上位計算機。上位計算機由于具有強大的科學(xué)計算功能,利用專家知識和專家?guī)?完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面,給出故障定位,報告和解釋故障診斷結(jié)果,并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。

電機的結(jié)構(gòu)同時包含電氣和機械兩部分,也可以說是電氣和機械的結(jié)合點。所以說,它的故障要一分為二的分析。對電機的振動故障原因也要分成兩部分。一般來講,電機振動是由于轉(zhuǎn)動部分不平衡、機械故障或電磁方面的原因引起的。

2.1 電機硬件故障

2.1.1 轉(zhuǎn)動硬件故障

轉(zhuǎn)動部分不平衡主要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動輪(制動輪)不平衡引起的。 處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。如果有大型傳動輪、制動輪、耦合器、聯(lián)軸器,應(yīng)與轉(zhuǎn)子分開單獨找好平衡。再有就是轉(zhuǎn)動部分機械松動造成的。如:鐵心支架松動,斜鍵、銷釘失效松動,轉(zhuǎn)子綁扎不緊都會造成轉(zhuǎn)動部分不平衡。

2.1.2 機械故障

機械故障主要分為以下幾點:聯(lián)動部分軸系不對中,中心線不重合,定心不正確。與電機相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器有毛病。電機本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。電機拖動的負載傳導(dǎo)振動。

2.1.3 電氣硬件故障

電氣硬件故障主要是由于電磁方面發(fā)生的,其主要包括了:交流電機定子接線錯誤、繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組短路,同步電機勵繞組匝間短路,同步電機勵磁線圈聯(lián)接錯誤,籠型異步電動機轉(zhuǎn)子斷條,轉(zhuǎn)子鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均,導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動。

2.2 電機軟件故障

2.2.1 模擬量故障的診斷

給像犁煤車一樣的模擬量信號進行電機電流診斷故障,首先將通過模擬量模塊接受的電流變送器模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式信號,再比較整定值或者系統(tǒng)的極限值,如果數(shù)字信號小于極限值,可以判斷發(fā)出信號的設(shè)備運行正常;如果數(shù)字信號接近甚至達到極限值,發(fā)出信號的設(shè)備則出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)。根據(jù)各個設(shè)備相應(yīng)參數(shù)的變化可以得出該設(shè)備的極限值。

2.2.2 各種故障信息的串行通信

利用串行通訊,上位機可以及時溝通PLC的內(nèi)部寄存器,讀取各種故障信息。上位機通過PLC的RS232通信接口進行Host Link方式串行通信。上位機在通訊時想PLC先發(fā)出一幀包括操作命令,寄存類型,起始地址和即將要讀取的積存位置等信息的命令幀。PLC在收到命令幀后作出相應(yīng)的反應(yīng),如果PLC沒有錯誤則向上位機作出包含了其所需要查詢的寄存器值的響應(yīng)幀。上位計算機通過讀取數(shù)據(jù)寄存區(qū)的值來獲取當前PLC的工作狀況,同時上位計算機對PLC的控制也可通過對該區(qū)的寫操作來完成。具體的通信實現(xiàn)可以參考相關(guān)資料,這里不作詳細論述。

3結(jié)語

PLC控制器具有功能強大的可編程控制方法,它可以針對大數(shù)據(jù)量交換以及實時性要求較高的控制系統(tǒng),IT技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了以太網(wǎng)發(fā)展的趨勢,同時也為工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。在上述PLC控制器中,由于用數(shù)字信號替代模擬信號,因而可實現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號(包括多個運行參數(shù)值、多個設(shè)備狀態(tài)、故障信息)同時又為多個設(shè)備提供電源,現(xiàn)場設(shè)備以外不再需要A/D、D/A轉(zhuǎn)換部件,這樣大大減少了導(dǎo)線和連接附件,提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

參考文獻

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