【摘 要】本文以主井提升系統(tǒng)為例，介紹智能礦山PLC系統(tǒng)設(shè)備故障分析及處理。

【關(guān)鍵詞】主井提升；PLC；故障分析及處理

PLC系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)礦山行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。正是以PLC應(yīng)用為基礎(chǔ)，智能礦山系統(tǒng)得以迅速發(fā)展，大大提高了礦山的自動(dòng)化程度。

鑒于PLC系統(tǒng)的重要性，本文以我公司主井提升系統(tǒng)為例，介紹PLC系統(tǒng)故障種類、產(chǎn)生原因及處理。

1 主井提升機(jī)系統(tǒng)介紹

主井提升機(jī)控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門子S7—300型PLC組成雙PLC系統(tǒng)。高壓柜、電樞變壓器、勵(lì)磁變壓器、快開、電抗、6RA70系列整流裝置組成傳動(dòng)系統(tǒng)，主回路采用電樞換向6脈動(dòng)、磁場(chǎng)恒定的傳動(dòng)方案。上位計(jì)算機(jī)配備WINCC軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)西門子PLC的編程、調(diào)試，以及對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控等功能。

司機(jī)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇操作方式（自動(dòng)、手動(dòng)、檢修、回收），嚴(yán)格按照信號(hào)工的指令操作。其中，自動(dòng)方式，提升機(jī)的運(yùn)行完全依據(jù)方向信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)和停車，全速最高8.5m/s。如遇故障，則系統(tǒng)保護(hù)功能動(dòng)作，按故障性質(zhì)實(shí)現(xiàn)不同方式的故障停車。

2 故障的種類

圖1

如圖1所示，將系統(tǒng)故障分為三個(gè)種類：

2.1 工藝流程故障

工藝流程故障出現(xiàn)在整個(gè)工藝流程的一個(gè)環(huán)節(jié)或者全部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)慢慢暴露出來(lái)，其帶來(lái)的后果將包括各個(gè)方面，導(dǎo)致設(shè)備故障率高居不下，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本上升。由于程序設(shè)計(jì)以工藝流程為依據(jù)，程序上也會(huì)存在不合理的地方，但是無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單優(yōu)化而消除掉。

通過(guò)設(shè)備故障率、生產(chǎn)成本等各個(gè)指標(biāo)，我們能夠不斷的發(fā)現(xiàn)工藝流程中存在的問(wèn)題，進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)改造。

這種情況相對(duì)較少，尤其是礦山運(yùn)行數(shù)年正常生產(chǎn)的情況下，故不作為日常故障的范疇來(lái)分析。

2.2 程序故障

程序以工藝流程為依據(jù)編輯設(shè)計(jì)的，在一定程度上來(lái)說(shuō)，只要系統(tǒng)工藝流程不出問(wèn)題，程序基本上也不存在問(wèn)題。但是，程序在模擬工藝流程之外，通過(guò)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，增加了大量的保護(hù)措施，這就給程序出問(wèn)題增加了可能性。

如主井提升系統(tǒng)，在啟動(dòng)開車的瞬間，就要對(duì)電樞電流、液壓站壓力等進(jìn)行分析，以提供電動(dòng)機(jī)足夠的動(dòng)力帶動(dòng)提升機(jī)運(yùn)行，而提升機(jī)負(fù)荷有輕重之分，又要結(jié)合稱重傳感器數(shù)據(jù)、區(qū)分不同情況進(jìn)行邏輯計(jì)算。

程序故障可能在一開始設(shè)計(jì)時(shí)就很快的表現(xiàn)出來(lái)，不停地發(fā)出報(bào)警、故障，以致設(shè)備正常運(yùn)行；有的可能是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、邏輯運(yùn)算才導(dǎo)致的，這種情況要較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)。第一種情況，我們?cè)谠囘\(yùn)行時(shí)，根據(jù)出現(xiàn)的情況優(yōu)化程序，消除報(bào)警和故障。第二種情況，是在長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)，然后不斷出現(xiàn)，復(fù)位后不影響系統(tǒng)運(yùn)行，循環(huán)往復(fù)。這種情況我們可以把它列入技術(shù)改造的范圍，不做詳細(xì)描述。

2.3 硬件故障

這是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)中最常見的，包括了所有的機(jī)電設(shè)備。

就主井提升系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有以下幾大類：

圖2

3 故障判斷的基本流程

根據(jù)日常生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)了主井提升系統(tǒng)故障判斷的基本流程。

如圖3所示。

一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，首先，依據(jù)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象判斷是電氣故障還是機(jī)械故障。電氣故障以傳動(dòng)故障最為常見，如電樞斷路器未合閘、勵(lì)磁系統(tǒng)未正常啟動(dòng)、直流快開裝置故障、西門子直流調(diào)速裝置故障或未復(fù)位等等。若不是，則應(yīng)為控制故障，各輸入輸出中間繼電器、到位開關(guān)、編碼器、溫度傳感器都有可能是故障來(lái)源，應(yīng)根據(jù)具體故障具體分析處理。PLC硬件如電源模塊、CPU模塊、通訊模塊等，在電源電壓、線路、接地均正常的情況下，故障相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較少的。

最后，應(yīng)根據(jù)故障分析的情況，選擇檢修處理，或者直接更換備件，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 設(shè)備故障的分析方法

現(xiàn)象：主井提升機(jī)下（反向）到位停車時(shí)，報(bào)硬下過(guò)卷（反向過(guò)卷），跳安全回路。該過(guò)卷到位開關(guān)正常時(shí)使用一對(duì)常閉點(diǎn)。

4.1 WINCC監(jiān)控界面（如圖4）

打開主井主畫面，發(fā)現(xiàn)“故障顯示”中“硬下過(guò)卷”、“安全回路”變量動(dòng)作、變?yōu)榧t色，其他變量狀態(tài)正常。

由此，確定反向過(guò)卷繼電器、到位開關(guān)JXK2或者線路故障。這個(gè)時(shí)候去現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)正向過(guò)卷開關(guān)JXK2控制電纜接頭松動(dòng)開路。

4.2 程序（如圖5）

在線監(jiān)測(cè)主井提升系統(tǒng)程序，打開“安全回路保護(hù)”部分，發(fā)現(xiàn)除“安全回路1”、“安全回路狀態(tài)”變量動(dòng)作、變?yōu)榛疑?，“I0.6，反向過(guò)卷，JXK2”也動(dòng)作、變?yōu)榛疑?，其他變量狀態(tài)正常。

由此，確定正向過(guò)卷繼電器、到位開關(guān)JXK2或者線路故障。這個(gè)時(shí)候去現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)正向過(guò)卷開關(guān)JXK2控制電纜接頭松動(dòng)開路。

4.3 電氣回路（如圖6）

在輔助電源柜檢查反向過(guò)卷繼電器JXK2J，發(fā)現(xiàn)線圈未得電，測(cè)量反向過(guò)卷開關(guān)JXK2來(lái)的常閉點(diǎn)，線路3-8，883A斷開。由此，確定反向過(guò)卷開關(guān)JXK2故障或者線路故障，繼電器無(wú)異常。

這個(gè)時(shí)候去現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)反向過(guò)卷開關(guān)JXK2控制電纜接頭松動(dòng)開路。

圖6

4.4 檢查設(shè)備本體

如果，反向過(guò)卷開關(guān)JXK2被撞壞或者控制電纜有明顯損壞，可以直接斷定此處為故障點(diǎn)，否則，應(yīng)重復(fù)1，2，3，仔細(xì)檢查后方可斷定。

5 總結(jié)

PLC系統(tǒng)的設(shè)備故障分析，我們可以通過(guò)多個(gè)方面來(lái)完成，進(jìn)而迅速判斷故障點(diǎn)，恢復(fù)設(shè)備安全生產(chǎn)運(yùn)行。

作為設(shè)備管理人員，我們應(yīng)努力學(xué)習(xí)PLC系統(tǒng)各方面知識(shí)，適應(yīng)智能礦山發(fā)展對(duì)個(gè)人素質(zhì)的要求；同時(shí)，在日常工作中，抓好設(shè)備點(diǎn)巡檢、定期維護(hù)工作，做到預(yù)知維修，防患于未然，降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備安全生產(chǎn)水平。

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