干熄焦提升機(jī)電儀系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助診斷故障系統(tǒng)

冀傳玖 吳云讓

一、概述

濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司煉鐵廠干熄焦車間提升機(jī)電儀系統(tǒng)主要組成：①PLC系統(tǒng)。包括AB Logix5555的冗余控制系統(tǒng)和RSView se User Guide SE，工程師站安裝Logix5000控制軟件和RSView監(jiān)控軟件，計(jì)算機(jī)和PLC之間通過Rslink通信。②變頻器控制系統(tǒng)。使用AB PowerFlex 700S變頻器，RGU回饋裝置和逆變調(diào)速裝置通過自身網(wǎng)絡(luò)通信板與PLC通信，為提高控制精度，干熄焦提升與走行控制一般采用編碼器反饋的速度控制模式。③現(xiàn)場(chǎng)一次檢測(cè)元件（表1）。

一次檢測(cè)元件作為輸入信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，經(jīng)工藝要求編寫的PLC程序運(yùn)算和編譯，輸出PLC指令，控制變頻器運(yùn)行。

二、電儀系統(tǒng)故障特點(diǎn)

干熄焦提升機(jī)電儀系統(tǒng)采用PLC與變頻器聯(lián)合控制模式，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)多、聯(lián)鎖條件復(fù)雜、控制精度高。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的多粉塵性以及一次檢測(cè)元件質(zhì)量等原因，導(dǎo)致電儀系統(tǒng)故障率較高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，PLC及變頻器故障大部分由一次檢測(cè)元件引起。另一方面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件數(shù)量多，分布及安裝位置各異，提升機(jī)電儀系統(tǒng)故障主要特點(diǎn)是隱蔽性強(qiáng)、沒有預(yù)見性、缺少規(guī)律性以及不確定性。導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)電儀故障時(shí)，電氣人員短時(shí)間內(nèi)很難準(zhǔn)確判斷原因并排除故障，即使很簡(jiǎn)單的輸入輸出信號(hào)引起的故障，通常也需要專業(yè)技術(shù)人員查閱程序才能診斷，給生產(chǎn)帶來很大被動(dòng)。為此，設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)輔助診斷電儀故障的方法，即編制程序自動(dòng)診斷故障原因并保持，相關(guān)人員根據(jù)計(jì)算機(jī)診斷的故障提示，能快速處理故障，減少甚至杜絕對(duì)生產(chǎn)的影響。

表1 干熄焦提升機(jī)檢測(cè)元件

三、計(jì)算機(jī)輔助診斷電儀系統(tǒng)故障的實(shí)現(xiàn)

1.設(shè)計(jì)思路

PLC系統(tǒng)上位組態(tài)采用RSView 32系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)階段研究后認(rèn)為由于是計(jì)算機(jī)輔助診斷故障，應(yīng)該使信號(hào)故障狀態(tài)時(shí)在上位的顯示狀態(tài)與正常工作時(shí)的顯示狀態(tài)不同，最好明確突出，易于發(fā)現(xiàn)。因此，突破常規(guī)思路，使某一流程環(huán)節(jié)（如提升允許）所有信號(hào)點(diǎn)在工作狀態(tài)（提升允許時(shí)）顯示一種顏色（如綠色），當(dāng)某一信號(hào)發(fā)生故障時(shí)顯示另一種顏色（如紅色閃爍），這樣即使同一信號(hào)在不同流程環(huán)節(jié)中使用狀態(tài)不一樣，也不會(huì)混淆在目前流程環(huán)節(jié)中的正常顯示。

2.實(shí)現(xiàn)步驟

（1）統(tǒng)計(jì)變量（標(biāo)貼）。以提升機(jī)井上上升為例，根據(jù)PLC程序設(shè)計(jì)，提升機(jī)井上上升分為提升允許和井上提升兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中井上提升環(huán)節(jié)以待機(jī)位為分界點(diǎn)，又分為待機(jī)位以下和待機(jī)位以上。列出兩個(gè)環(huán)節(jié)的必要條件（I/O），從PLC程序里查詢匯總上述必要條件對(duì)應(yīng)的變量（標(biāo)貼）并進(jìn)行分類（表2）。

表2 提升機(jī)上升環(huán)節(jié)的變量描述

（2）針對(duì)工藝流程各環(huán)節(jié)包含的變量編寫上位組態(tài)程序，各流程環(huán)節(jié)、變量編排時(shí)要注意規(guī)范整齊，從左至右依次設(shè)置為APS、提升、走行、裝焦、排焦等工藝流程的變量，這樣整個(gè)畫面簡(jiǎn)潔漂亮，主控人員與電氣人員容易看懂。如提升機(jī)井上上升的大標(biāo)題可以以“提升”為名稱，下面再以“提升允許”、“上升”為標(biāo)題細(xì)分，其中“上升”環(huán)節(jié)又分為“井上上升（待機(jī)位以下）”、“井上上升（待機(jī)位以上）”兩個(gè)標(biāo)題，最后，將每個(gè)標(biāo)題所包含的必要條件（變量）逐一利用RSview32中圖形的顯示功能、系統(tǒng)的標(biāo)記數(shù)據(jù)庫功能編輯完成。

（3）編寫程序內(nèi)部代碼，逐一書寫各變量要實(shí)現(xiàn)的功能。為了故障時(shí)畫面能直觀顯示，規(guī)定動(dòng)作時(shí)（信號(hào)正常時(shí)）呈綠色表示，故障狀態(tài)時(shí)用紅閃表示。為使程序容易編寫，需要說明的是，信號(hào)正常是指當(dāng)執(zhí)行某個(gè)流程環(huán)節(jié)時(shí)，該信號(hào)被觸發(fā)動(dòng)作或保持原狀態(tài)，都應(yīng)當(dāng)視為正常狀態(tài)，若該信號(hào)在執(zhí)行某狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該觸發(fā)動(dòng)作而未動(dòng)作，或應(yīng)該不動(dòng)作而觸發(fā)動(dòng)作（還包括其他原因），都應(yīng)當(dāng)視為非正常狀態(tài)，根據(jù)前文所述，將各工藝環(huán)節(jié)及包含變量整體布置完畢后，開始對(duì)各變量進(jìn)行組態(tài)。以提升允許中的斷繩1變量為例，介紹變量組態(tài)實(shí)現(xiàn)過程。

選中變量名稱為“斷繩1”的方框，鼠標(biāo)右擊彈出下拉菜單，單擊菜單中的“動(dòng)畫”，在其擴(kuò)展屬性中選擇“顏色”，單擊彈出“動(dòng)畫”當(dāng)前的“顏色”屬性，單擊屬性右側(cè)的“標(biāo)記”按鈕，從工程文件中選中“斷繩1”在程序中的變量J8TS_CR_1KA01并單擊“確定”按鈕，變量J8TS_CR_1KA01即顯示在“顏色”屬性表達(dá)式下方的空白區(qū)。根據(jù)斷繩檢測(cè)開關(guān)性質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)使用常開輔助觸點(diǎn)，在PLC程序中該開關(guān)輸入變量使用常閉點(diǎn)，再根據(jù)“正常提升時(shí)，此開關(guān)不應(yīng)動(dòng)作，檢測(cè)到斷繩時(shí)，此開關(guān)才動(dòng)作”的特點(diǎn)，利用“表達(dá)式”按鈕的條件語句，編寫代碼如下：

表達(dá)式then后面的選擇條件，在“顏色”屬性中表達(dá)式空格下方的條件下拉框中選擇，正常時(shí)分為 A）0、B）1、C）2……等條件，每一條件根據(jù)要求可設(shè)置顯示顏色，從條件下拉框右側(cè)可設(shè)置對(duì)應(yīng)每一條件顏色，這里設(shè)置A）0條件的顏色為閃爍，B）1條件的顏色為綠色，這樣即能滿足執(zhí)行提升流程環(huán)節(jié)時(shí)，若“斷繩1”開關(guān)狀態(tài)正常，上位按鈕將顯示綠色，故障狀態(tài)或?qū)嶋H檢測(cè)到斷繩時(shí)，上位按鈕將紅閃。最后點(diǎn)擊“顏色”屬性中的“應(yīng)用”和“關(guān)閉”按鈕，“斷繩1”所要求實(shí)現(xiàn)的功能便完成。

其他變量功能實(shí)現(xiàn)方法與上述類似，不再贅述。

（4）為方便主控人員與電氣人員查閱，在最后編寫程序中統(tǒng)一增加提示功能，即當(dāng)把鼠標(biāo)放在變量名稱上面時(shí)，會(huì)自動(dòng)顯示該變量在PLC中的英文標(biāo)貼、變量作用及故障時(shí)如何處理。

（5）程序編寫完成后，進(jìn)行工程保存、聯(lián)機(jī)調(diào)試、修改完善，以達(dá)到最佳顯示效果，完成后的故障診斷畫面見圖1。當(dāng)提升機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行某一流程環(huán)節(jié)時(shí)，正常時(shí)該環(huán)節(jié)所有必要條件必然顯示綠色，只要有一個(gè)條件紅閃，表明該流程環(huán)節(jié)無法運(yùn)行，而且紅閃的條件變量即為故障點(diǎn)，這樣電氣人員很容易確認(rèn)，快速處理故障。

計(jì)算機(jī)輔助診斷故障系統(tǒng)投用后，電儀系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，電氣人員在現(xiàn)場(chǎng)不再盲目排查，生產(chǎn)主控人員只需告訴電氣人員故障信號(hào)現(xiàn)象及原因，電氣人員便可在很短時(shí)間內(nèi)處理完畢，保證了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，為集團(tuán)公司降本增效發(fā)揮了積極作用。

1 錢曉龍,李曉理.循序漸進(jìn)PowerFlex變頻器.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007

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