PLC系統(tǒng)中設(shè)備檢修維護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)

湯穎

【摘 要】在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)影響生產(chǎn)的故障給出報(bào)警，記錄并生成重要參數(shù)的趨勢(shì)。但很少有PLC控制系統(tǒng)有設(shè)備檢修維護(hù)程序。本文作者編寫了幾種方便設(shè)備維護(hù)的功能。這些功能對(duì)設(shè)備故障的快速診斷和檢修提供了方便，極大的提高了設(shè)備維護(hù)人員的工作效率。

【關(guān)鍵詞】PLC編程；設(shè)備在線維護(hù)；故障快速定位

1.概述

在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，大多數(shù)PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)影響生產(chǎn)的故障給出報(bào)警，記錄并生成重要參數(shù)的趨勢(shì)。但是，很少有PLC控制系統(tǒng)會(huì)編寫方便設(shè)備檢修維護(hù)的程序和HMI監(jiān)控畫面。本文通過(guò)幾個(gè)工廠的實(shí)踐編程案例，介紹了幾種方便設(shè)備維護(hù)人員的功能。這些功能為檢修維護(hù)人員對(duì)設(shè)備故障的診斷和檢修提供了方便，極大的提高了設(shè)備維護(hù)的工作效率。以下幾個(gè)功能為某污水處理廠PLC控制系統(tǒng)中的設(shè)備維護(hù)功能。

2.編程實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)的在線維護(hù)

PLC控制系統(tǒng)中，為了監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，需要使用儀表采集生產(chǎn)設(shè)備和水電風(fēng)氣等各種介質(zhì)的模擬量信號(hào)。這些儀表信號(hào)包括溫度、壓力、流量、物位、質(zhì)量等許多種。在自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)中，設(shè)備會(huì)與各儀表信號(hào)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制，保護(hù)設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。但當(dāng)儀表出現(xiàn)故障或者PLC的模擬量采集通道故障時(shí)，儀表信號(hào)會(huì)丟失。這時(shí)候，與該儀表信號(hào)連鎖的流程將無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行。一般情況下，只能由操作員將設(shè)備解鎖，并手動(dòng)操作該設(shè)備，這必將影響生產(chǎn)節(jié)奏，造成產(chǎn)量的下降。有些關(guān)鍵儀表設(shè)備故障甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)線的停產(chǎn)。為此，開(kāi)發(fā)一個(gè)模擬量信號(hào)的在線維護(hù)程序，會(huì)減少儀表信號(hào)故障對(duì)生產(chǎn)的影響，并給設(shè)備檢修維護(hù)人員提供更多的檢修時(shí)間。下圖為某污水處理廠的儀表量維護(hù)畫面：

圖1中每個(gè)儀表量均有一個(gè)通道維護(hù)畫面。維護(hù)畫面中有個(gè)折合值設(shè)定和折合值投入按鈕。當(dāng)該通道設(shè)備故障時(shí)，操作人員在折合值設(shè)定界面人工輸入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際測(cè)量值，并點(diǎn)擊投入按鈕，HMI畫面將直接使用該折合值替代原有的儀表測(cè)量值顯示，PLC自動(dòng)控制程序?qū)⑴c該折合值聯(lián)鎖，保證生產(chǎn)的正常自動(dòng)運(yùn)行。儀表檢修維護(hù)人員可以從容的檢測(cè)儀表設(shè)備的故障原因并進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。同時(shí)，所有的儀表量均有高高、高、低、低低四檔報(bào)警設(shè)定值和報(bào)警投入按鈕。當(dāng)需要該儀表量報(bào)警時(shí)，擁有設(shè)定權(quán)限的操作人員可根據(jù)需要設(shè)定報(bào)警值并投入該檔報(bào)警，而不需要程序維護(hù)人員在PLC中編程實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

儀表量通道維護(hù)界面，方便了維護(hù)人員的儀表檢修維護(hù)，同時(shí)減少程序維護(hù)人員的報(bào)警編程量。

3.PLC系統(tǒng)狀態(tài)在HMI畫面的實(shí)現(xiàn)

在大多數(shù)PLC控制系統(tǒng)中，編程人員重點(diǎn)關(guān)注的是工藝設(shè)備的狀態(tài)，但對(duì)PLC控制系統(tǒng)本身和網(wǎng)絡(luò)，由于有專業(yè)的程序維護(hù)人員和自動(dòng)化工程師維護(hù)，很少在HMI中顯示。一旦PLC的硬件故障或者工業(yè)控制總線或者工業(yè)以太網(wǎng)出了故障，需要專業(yè)的維護(hù)人員到場(chǎng)，使用PLC開(kāi)發(fā)軟件和專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)診斷軟件聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)故障。雖然PLC硬件故障和網(wǎng)絡(luò)故障不常見(jiàn)，但一旦發(fā)生PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障，將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線的癱瘓。硬件模塊的故障則很難診斷，即使使用專業(yè)的軟件，也需要很長(zhǎng)時(shí)間。實(shí)際上，每個(gè)PLC控制系統(tǒng)的模塊和網(wǎng)絡(luò)接口均有設(shè)備狀態(tài)字，只需要程序開(kāi)發(fā)人員將這些狀態(tài)字做到HMI界面中，即可實(shí)時(shí)在HMI畫面中顯示所有的PLC模塊狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，故障位置一目了然。某污水處理廠的PLC硬件及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)畫面見(jiàn)圖2：

圖2中顯示了2臺(tái)HMI和5套PLC的工業(yè)以太網(wǎng)通訊狀態(tài)，同時(shí)顯示了每個(gè)PLC的CPU與遠(yuǎn)程I/O站的總線通訊狀態(tài)。PLC中每個(gè)模塊的狀態(tài)信息也同時(shí)顯示在HMI畫面中。當(dāng)硬件設(shè)備故障或者網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，工程師可以借助該畫面迅速的定位故障位置，有針對(duì)性的排除故障。

4.編程實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行及檢修時(shí)間的自動(dòng)累計(jì)

生產(chǎn)線上的設(shè)備為了保證正常運(yùn)行，需要定期進(jìn)行檢修維護(hù)。同時(shí)，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)線上大部分重要設(shè)備均有備份，比如2用1備或者1用1備。當(dāng)運(yùn)行設(shè)備故障時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用設(shè)備運(yùn)行。操作員也會(huì)定期的切換運(yùn)行設(shè)備和備用設(shè)備，保證運(yùn)行設(shè)備和備用設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間盡量的均衡。大多數(shù)工廠，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間并沒(méi)有在PLC中進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)行設(shè)備和備用設(shè)備的切換也是由操作員人工手動(dòng)切換。這樣既增加了操作員的工作量，也不方便設(shè)備維護(hù)人員統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，確保維護(hù)作業(yè)的及時(shí)準(zhǔn)確。因此，一套完善的設(shè)備運(yùn)行計(jì)時(shí)和備用切換程序，會(huì)減少設(shè)備檢修維護(hù)工作量，更好的保障設(shè)備的正常運(yùn)行。圖3為某污水處理廠的設(shè)備運(yùn)行計(jì)時(shí)及自動(dòng)切換畫面。

圖3中2臺(tái)格柵1用1備。PLC系統(tǒng)自動(dòng)累計(jì)每臺(tái)設(shè)備的總運(yùn)行時(shí)間和每次維護(hù)后的運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)，有權(quán)限的操作員可以設(shè)定每臺(tái)設(shè)備的維護(hù)設(shè)定時(shí)間。圖紙2臺(tái)設(shè)備均為運(yùn)行5000小時(shí)維護(hù)。當(dāng)PLC系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)格柵時(shí)，會(huì)比較2臺(tái)格柵的運(yùn)行計(jì)時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)運(yùn)行計(jì)時(shí)短的格柵。當(dāng)某臺(tái)格維護(hù)運(yùn)行計(jì)時(shí)達(dá)到維護(hù)設(shè)定計(jì)時(shí)后，PLC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到另1臺(tái)格柵，并在HMI畫面給出維護(hù)提醒。設(shè)備維護(hù)人員可根據(jù)HMI的提示對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。大大節(jié)省了維護(hù)統(tǒng)計(jì)工作量，同時(shí)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間科學(xué)的統(tǒng)計(jì)和切換也，降低了設(shè)備故障概率，保證了生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

5結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)有的PLC系統(tǒng)，擁有完善的故障自診斷功能和強(qiáng)大的存儲(chǔ)和運(yùn)算能力。只要軟件編程開(kāi)發(fā)人員多與設(shè)備檢修維護(hù)人員溝通，了解他們的需求，投入時(shí)間用心開(kāi)發(fā)程序，就能做出方便設(shè)備檢修維護(hù)的各種應(yīng)用功能。這些功能可幫助維護(hù)人員迅速定位故障、在線維護(hù)，既保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，也降低了檢修維護(hù)人員的工作負(fù)荷。

（作者單位：中冶華天南京工程技術(shù)有限公司）