于林

（山西省太原重工礦山設(shè)備分公司，山西 太原 030024）

使用Simatic HMⅠ系統(tǒng)管理電氣設(shè)備故障

于林

（山西省太原重工礦山設(shè)備分公司，山西 太原 030024）

電氣設(shè)備在惡劣的工況下出現(xiàn)故障是在所難免的，如何讓設(shè)備故障實(shí)時(shí)且簡潔明了地顯示在操作員的視線里，用以提醒故障出現(xiàn)的具體位置及處理方法，方便維修技術(shù)人員處理問題，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。WinCC flexible是德國西門子公司工業(yè)全集成自動(dòng)化(TIA)的子產(chǎn)品，是一款面向機(jī)器自動(dòng)化的HMI軟件。HMI觸摸屏設(shè)備可通過過程總線與PLC連接構(gòu)成具有上位機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。HMI上可以實(shí)現(xiàn)的主要功能有：過程可視化、操作員對(duì)過程的控制、顯示報(bào)警、歸檔過程值和報(bào)警、過程值和報(bào)警記錄、過程和設(shè)備的參數(shù)管理。文章以HMI與PLC組成的單用戶系統(tǒng)為基礎(chǔ)，講述如何將設(shè)備產(chǎn)生的故障設(shè)計(jì)為觸摸屏上的報(bào)警系統(tǒng)，讓故障及時(shí)地顯示出來，并對(duì)觸發(fā)的報(bào)警加以文本信息的解釋，讓設(shè)備維修變的得心應(yīng)手。

設(shè)備故障；PLC；HMI觸摸屏；報(bào)警系統(tǒng)

由復(fù)雜龐大的電氣系統(tǒng)控制的大型機(jī)械設(shè)備，在惡劣的工作狀況下運(yùn)行，設(shè)備發(fā)生的故障隨之增多。但其本身的成本高，為它配備的相應(yīng)設(shè)備多，要想提高所有設(shè)備協(xié)同作業(yè)的生產(chǎn)率，就必須保證每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連續(xù)性和高效率。如何保障惡劣工況下設(shè)備的高效率生產(chǎn)顯得極為重要。以前的舊設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)沒有智能提醒，只能通過技術(shù)人員層層分析才能處理，加大了故障處理的工作量。現(xiàn)今的設(shè)備配備了自動(dòng)控制的上位機(jī)系統(tǒng)，使用HMI設(shè)備將會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)中的所有故障點(diǎn)，將運(yùn)行中產(chǎn)生的問題清晰明了化，將有助于操作及維修人員及時(shí)找見發(fā)生問題的所在處，使故障處理時(shí)間降到最低，從而保證高生產(chǎn)率。

1 構(gòu)建HMI設(shè)備與PLC連接的單用戶系統(tǒng)

HMI設(shè)備可以通過Profibus過程總線與PLC連接構(gòu)成單用戶、多用戶系統(tǒng)。多用戶系統(tǒng)就是多臺(tái)HMI設(shè)備通過過程總線連接至一個(gè)或多個(gè)PLC的多用戶系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 左圖為HMⅠ與PLC組成的單用戶系統(tǒng)，右圖為多用戶系統(tǒng)

2 用PLC編程構(gòu)建離散量及模擬量變量

用PLC將開關(guān)量關(guān)聯(lián)點(diǎn)編程為開關(guān)量故障輸出點(diǎn)，如使用斷路器、接觸器、熱繼電器的輔助點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成各電機(jī)運(yùn)行監(jiān)測點(diǎn)，若檢測回路出現(xiàn)故障后，輸入點(diǎn)輸入到PLC模塊時(shí)的位地址狀態(tài)將發(fā)生改變，則可以使用程序?qū)⑦@些點(diǎn)編程為故障點(diǎn)輸出，就可以在HMI上將這些故障點(diǎn)組態(tài)為離散量報(bào)警。

也可以對(duì)模擬量進(jìn)行編程處理，如溫度，流量，壓力等。對(duì)模擬量的處理，本例通過調(diào)用FC105系統(tǒng)功能對(duì)溫度模擬量進(jìn)行測量，把模擬量的實(shí)際結(jié)果作為輸出變量用來組態(tài)模擬量報(bào)警。若此變量超出所設(shè)置的區(qū)間，它將會(huì)觸發(fā)HMI報(bào)警。圖2為在PLC仿真器上測量溫度實(shí)際值的梯形圖，PIW266為模擬量輸入值，MD100為輸出的溫度實(shí)際值。

圖2 使用系統(tǒng)功能FC105測量模擬量值

3 組態(tài)報(bào)警系統(tǒng)

3.1 組態(tài)離散量報(bào)警

在WinCCflexible軟件中，在項(xiàng)目菜單中選擇新建，創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，設(shè)備類型選擇為Multi panels MP27710＂Touch。在項(xiàng)目中選擇通訊/連接，創(chuàng)建一個(gè)名稱為連接_1，通訊驅(qū)動(dòng)程序?yàn)镾imaticS7 300/ 400，在參數(shù)屬性中選擇接口為IF1B，其他為默認(rèn)值。新建變量，選擇通訊/變量，打開變量編輯窗口。創(chuàng)建名稱為故障信息，地址為MW10的變量;創(chuàng)建名稱為溫度，地址為MD100的變量。

打開報(bào)警管理/離散量報(bào)警，創(chuàng)建通風(fēng)機(jī)電氣故障、相序繼電器故障，類別都為錯(cuò)誤，觸發(fā)變量為故障信息,觸發(fā)器地址分別為M11.0及M11.1。同理，也可以將變頻器所報(bào)的各類故障通過FC15系統(tǒng)功能輸出到DB數(shù)據(jù)塊，并對(duì)DB塊內(nèi)的故障位變量組態(tài)離散量報(bào)警。DB數(shù)據(jù)同樣由CPU傳送到HMI，這樣便可以組建更多的有需要的離散量報(bào)警。離散量報(bào)警組態(tài)如圖3所示。

圖3 離散量報(bào)警的組態(tài)

3.2 組態(tài)模擬量報(bào)警

打開報(bào)警管理/模擬量報(bào)警，在文本中輸入潤滑油溫度過高，當(dāng)前溫度為，即把溫度變量傳送給了，以顯示溫度值，觸發(fā)變量為溫度,類別為錯(cuò)誤，上限值為80，上升沿觸發(fā)，在屬性/信息文本中輸入檢查油路散熱風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。同理設(shè)置溫度較低的報(bào)警警告，觸發(fā)變量為溫度，類別為警告，下限值為20，下降沿觸發(fā)，以此類推，可以組態(tài)電機(jī)軸溫，管路壓力及流量等設(shè)備關(guān)鍵位置的模擬量，并將有需要的極限值作為觸發(fā)報(bào)警值。

4 組態(tài)報(bào)警窗口

首先組態(tài)報(bào)警類別，報(bào)警類別可以將錯(cuò)誤、診斷事件、警告及系統(tǒng)所產(chǎn)生的報(bào)警進(jìn)行歸類，還可以設(shè)置各種顏色來表示已激活的、已取消及確認(rèn)的報(bào)警狀態(tài)，方便操作員的觀察。其次在模板中可以組態(tài)報(bào)警窗口，報(bào)警指示器；也可以在畫面中組態(tài)報(bào)警視圖，用以將出現(xiàn)的報(bào)警顯示在畫面程序中。如在模板中組態(tài)報(bào)警窗口及報(bào)警指示器。報(bào)警指示器可以顯示報(bào)警的個(gè)數(shù)。在報(bào)警窗口中可以組態(tài)窗口中顯示的報(bào)警條數(shù)、報(bào)警列文本的標(biāo)題及需要顯示的列文本等，也可以設(shè)置最新的報(bào)警的最先顯示。報(bào)警窗口的作用是顯示實(shí)時(shí)出現(xiàn)的報(bào)警信息文本及報(bào)警的提示信息，這樣就可以將報(bào)警顯示在設(shè)備窗口上，方便維修處理故障。

5 運(yùn)行系統(tǒng)

用WinCC flexible simulator對(duì)程序仿真，并給相應(yīng)的變量賦值后，出現(xiàn)的故障報(bào)警窗口，可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的故障來查看故障的信息文本，在信息文本中將會(huì)提示出現(xiàn)故障發(fā)生的具體位置及檢查的主要對(duì)象。對(duì)排除了的故障需要確認(rèn)的必須確認(rèn)才能將其從報(bào)警窗口中去除，因?yàn)樵诔绦蛑锌梢园褬O其重要的故障編程為影響系統(tǒng)整體運(yùn)行的必要條件之一，如果不確認(rèn)，則關(guān)鍵電氣驅(qū)動(dòng)柜無法啟動(dòng)，如變頻器出現(xiàn)的故障信息，必須確認(rèn)才能再次啟動(dòng)，保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性及安全性。

將MP27710″Touch的IF1B口與S7300PLC的MPI口用DP總線相連，保存編譯好程序后用適配器下載到Touch中，啟動(dòng)設(shè)備，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)相應(yīng)的故障后，可以通過觸摸屏的顯示來快速直接地排查出現(xiàn)的問題，保障設(shè)備的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程的自動(dòng)化。

6 結(jié)語

設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的故障都可以通過PLC編程，通過HMI設(shè)備管理報(bào)警。除了對(duì)系統(tǒng)故障的即時(shí)監(jiān)控顯示，還可以對(duì)報(bào)警分組，方便確認(rèn)故障信息；還可以對(duì)報(bào)警進(jìn)行記錄，方便設(shè)計(jì)及維修人員統(tǒng)計(jì)常見故障，并對(duì)常見故障分析處理，改進(jìn)設(shè)備設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺陷，提高設(shè)備質(zhì)量。

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