基于PLC技術(shù)的機械故障診斷系統(tǒng)分析

李敏李大成

(佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528137)

摘要：隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和傳感器技術(shù)在我國的飛速發(fā)展，可編程邏輯控制器(簡稱PLC)等技術(shù)逐漸成為了工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的核心，其廣泛應(yīng)用也為我國工業(yè)生產(chǎn)可靠性與通用性的提升提供了有力保障?，F(xiàn)針對PLC技術(shù)在機電設(shè)備領(lǐng)域的自動化控制應(yīng)用，在分析故障診斷系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對PLC技術(shù)的故障檢測與追蹤方式進行簡要概述，并就其在故障信息獲取和處理過程中的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：自動化控制；PLC技術(shù)；故障診斷

基金項目：佛山市工業(yè)產(chǎn)品精密檢測科研基礎(chǔ)平臺，項目編號：2013AG10010

收稿日期：2015-07-02

作者簡介：李敏(1982—)，男，廣東梅州人，工程師，研究方向：機械設(shè)計制造。

0引言

在我國的工業(yè)生產(chǎn)過程中，工廠使用的各種自動化控制設(shè)備不僅應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)，還可以保障設(shè)備耦合協(xié)調(diào)穩(wěn)定地運行。PLC可以進行模擬信號與數(shù)字指令之間的轉(zhuǎn)換，對機械設(shè)備的控制范圍也進一步拓寬，并且還能夠高效率地診斷與分析出系統(tǒng)中設(shè)備的故障，有力地保障了機械工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1機械故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計

1.1故障診斷系統(tǒng)介紹

我國目前的工業(yè)生產(chǎn)流程大部分都應(yīng)用了計算機技術(shù)和集成控制系統(tǒng)，這樣就使機械設(shè)備具備了一定的智能性和自動性。特別是在工廠的快速生產(chǎn)流水線上，工業(yè)設(shè)備應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)高程度的自動化，這就要求設(shè)備的控制系統(tǒng)可以及時準(zhǔn)確地診斷出設(shè)備故障?；赑LC技術(shù)的機械故障診斷系統(tǒng)是以元系統(tǒng)為重要基礎(chǔ)的，而收集設(shè)備的故障信號主要是由外部擴展接口和加工設(shè)備來完成?；赑LC的故障診斷系統(tǒng)包括故障查詢子系統(tǒng)和知識庫管理系統(tǒng)等模塊，故障查詢子系統(tǒng)可以給設(shè)備故障診斷提供有用快捷的故障處理參考，并且能夠很好地指導(dǎo)機械生產(chǎn)設(shè)備故障的排除工作，而知識庫管理系統(tǒng)能夠為機械工業(yè)系統(tǒng)和設(shè)備運行數(shù)據(jù)的診斷提供一些有效的數(shù)據(jù)參考。

1.2故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)

在基于PLC技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)內(nèi)部，設(shè)置有Delphy、C++和Visual Basic等多種軟件程序，這些程序可以綜合處理數(shù)字信號和模擬信號等多種類型的信號。在機械故障診斷系統(tǒng)中，借助Windows系列系統(tǒng)下的Excel數(shù)據(jù)處理軟件和Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行整合處理，并結(jié)合C++程序編輯完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容的快速錄入與處理，進而實現(xiàn)PLC邏輯控制器對機械系統(tǒng)故障的高效診斷。

應(yīng)用該系統(tǒng)時，利用Visual Basic計算機語言可以有效地實現(xiàn)程序編譯的直觀化，而通過不同組件的窗口相互配合，不僅可以進一步優(yōu)化故障處理系統(tǒng)的屏幕控制，也能夠加快故障處理程序的編譯，得到的結(jié)果是使故障診斷系統(tǒng)更具高效性和針對性。在工業(yè)控制中應(yīng)用多類型的編譯系統(tǒng)，基于PLC技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)能夠有效地避免編寫繁冗監(jiān)測程序，提升程序的靈活性，帶來多樣化的故障處理手段，這都為人與設(shè)備之間的交互創(chuàng)造了有利前提。

2分析實現(xiàn)故障診斷的過程

2.1獲取系統(tǒng)故障信息

在實際工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證系統(tǒng)故障處理的針對性，對信息的獲取進行診斷是十分必要的。在機械工業(yè)的實際生產(chǎn)流程中，不同的工業(yè)系統(tǒng)和與其相對應(yīng)的設(shè)備有著非常復(fù)雜的耦合關(guān)系，這就導(dǎo)致了設(shè)備故障發(fā)生時存在連帶性。因此，為了保證準(zhǔn)確獲取系統(tǒng)故障信息，就要求PLC能不斷調(diào)整與優(yōu)化系統(tǒng)故障信息的獲取流程。而為了保證PLC能夠全面獲取故障信息，首先就要確定工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的生產(chǎn)信息流向。比如在工業(yè)生產(chǎn)加工流程中，主控PLC要對機械加工機床在加工過程中不同的加工狀態(tài)進行全面的信息記錄，然后分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)的異常，并針對故障進行有效的處理。假如設(shè)備故障比較嚴重，PLC就會向機床操作人員發(fā)出警報，由操作人員或運行維修人員完成系統(tǒng)故障的處理。

2.2分析系統(tǒng)故障信息

基于PLC技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)在診斷工業(yè)生產(chǎn)中的系統(tǒng)故障時，可以借助PLC對故障起因和影響進行快速、全面、有效的檢測與追蹤，這就給故障處理提供了準(zhǔn)確的導(dǎo)向。在基于PLC技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)的直接故障檢測過程中，PLC邏輯控制器工作的內(nèi)容是有效判斷出設(shè)備感應(yīng)器件之間的矛盾邏輯，進而檢測出系統(tǒng)是否出現(xiàn)了設(shè)備故障。比如在檢測開關(guān)器件時，常開觸點和常閉觸點會在機械系統(tǒng)運行指令的作用下連續(xù)發(fā)出不同的反饋信號，而這些反饋信號再作用于系統(tǒng)信號燈發(fā)出的對應(yīng)的時序信號，通過對兩個觸點所反饋的信號進行準(zhǔn)確的邏輯對比分析，PLC就能夠判斷出開關(guān)器件是處于安全還是故障狀態(tài)。故障判斷過程的主要依據(jù)是機械設(shè)備的運作狀態(tài)與控制程序內(nèi)容之間的關(guān)系，即通過分析邏輯控制程序處于何種狀態(tài)及其與設(shè)備實際運行狀態(tài)是否一致，來判斷機械設(shè)備是否有故障。

2.3處理系統(tǒng)故障信息

PLC控制程序會標(biāo)識定義各類型首發(fā)故障，進行必要的邏輯信號分析，并為故障的有效處理做好準(zhǔn)備，而對于以后接連出現(xiàn)的機械設(shè)備故障，會在下一個運轉(zhuǎn)周期中進行復(fù)位處理，而且能夠做到重新排列故障處理的先后順序，這樣就保證了對工業(yè)系統(tǒng)和機械設(shè)備首發(fā)故障處理的高效性。

3硬件和軟件應(yīng)用

在機械故障診斷系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)和軟件設(shè)計有著非常重要的作用。硬件系統(tǒng)的有效連接是通過工控機與通訊控制板來實現(xiàn)的，在通訊協(xié)議書的嚴格限定下，

工控機與通訊控制板實現(xiàn)了準(zhǔn)確交互。工控機利用計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)對接收到的數(shù)據(jù)信息進行分析與處理。

在軟件設(shè)計中，Windows操作系統(tǒng)為相關(guān)軟件的穩(wěn)定運作提供了良好的基礎(chǔ)，其中最為常見的就是PLC通訊類型的軟件。相對于硬件系統(tǒng)的構(gòu)成來說，軟件系統(tǒng)的編譯更加復(fù)雜，而且會隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容的持續(xù)更新需要定期更新與維護。

4結(jié)語

我國工業(yè)自動化的飛速發(fā)展、多樣化的工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容和形式已經(jīng)使基于PLC技術(shù)的機械故障診斷系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)出了多樣化的快速發(fā)展趨勢。該系統(tǒng)對于機械設(shè)備及工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的故障分析和診斷與信息的全面獲取有著密切的聯(lián)系，因此系統(tǒng)的信息通訊十分重要。在模擬信號和數(shù)字信號傳輸過程中，基于PLC的機械故障診斷系統(tǒng)通過與各生產(chǎn)設(shè)備之間的密切協(xié)調(diào)，不僅有效保障了各個設(shè)備運行的穩(wěn)定性，而且確保了設(shè)備故障的及時處理與排除。

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