2022年PLC系统在轧钢生产线故障诊断中应用研究报告.docx

个人资料整理仅限学习使用PLC系统在轧钢生产线故障诊断中的应用讨论1 引言莱钢中小型轧钢生产线于97 年建成投产，主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢；该生产线 PLC 掌握系统由 ABB 公司供应，其自动掌握系统采纳ABBMasterPiece200/1PL C 掌握系统，实现了18 架轧机以及冷床、冷剪和码垛机的自动掌握；基础自动化系统采纳ABB 公司的 RMC200 轧钢掌握系统，它是一个开放型集散掌握系统，由一套MP200/1过程站和一套 AS520 操作员站组成；过程站由一个CPU 机架带一个 I/O 机架组成， CPU 机架上安装了 CPU 模板 DSPC172 、内存模板 DSMB176以及 32 通道的 DI/DO 模板，通过通讯模板 DSCS140连接到 MasterBus300总线上，与其它过程站进行通讯，I/O 机架由总线扩展模块 DSBC172实现总线扩展；操作员站采纳HP-UNIX工作站，并通过实时加速器板连接到MasterBus300的冗余接口，通过它操作人员可直接对现场设备进行监控，主要功能有1> 轧钢生产设备的启停 2> 设备数据设定和实时监控3> 大事与报警清单的显示与打印等；系统的主要画面有启动画面、设定画面、爱护画面、大事画面和报警画面；2 PLC诊断轧钢生产设备故障的基本原理轧钢设备的故障信号有数字量和模拟量之分，PLC 采纳不同的方法对这两种信号对应的故障进行诊断；2.1 基于数字量信号的故障诊断PLC 对数字量信号的识别是通过其数字量输入模块完成的；PLC 掌握轧钢生产设备时， 设备中的压力、温度、液位、行程数字及操作按钮等数字量传感器与PLC 的输入端子相连，每个输入端子在PLC 的数据区中安排有一个“位”，每个 “位”在内存中为一个地址；读取 PLC 输入位的状态值可作为识别数字量故障信号的依据；诊断数字量故障的过程，实质就是将 PLC 正常的输入位状态值与相应的输入位的实际状态值相比较的过程；假如二者比较的结果是一样的，就说明设备处于正常工况，不一样就说明对应输入位的设备部位处于 故障工况；这就是PLC 诊断基于数字量信号故障的基本原理；这种诊断方法，故障定位准确，可进行实时在线诊断；通过PLC 的图形功能块编程，仍可将故障诊断融入过程掌握， 达到爱护轧钢设备的目的；2.2 基于模拟量信号的故障诊断PLC 对模拟量信号的识别是通过PLC 的模拟量输入输出模块来完成的；模拟量输入输出模块采纳 A/D 转换原理，输入端接收来自传感器或变送器的模拟信号，输出端输出的模拟信号作用于PLC 的掌握对象； PLC 诊断模拟量故障的过程，实质就是将在相应A/D 通道读到的监测信号的模拟量的实际值与系统答应的极限值相比较的过程；假如比较的结果是实际值远离极限值，就说明轧钢生产设备对应的受监控部位处于正常状态，假如实际值接近或达到极限值，就为不正常状态；判定故障发生与否的极限值依据实际系统相应的参数变化范畴确定，利用 PLC 上的模拟量设定开关可精确设置该极限值；当模拟量的实际值达到模拟量设定开关的设定值，PLC 仍能依据肯定的规律关系启动开关量模块上的输出位，或者从PLC 的通讯口主动发起通讯，从而输出故障诊断的结果，并据此实现对轧钢生产设备的掌握；2.3 基于中断方式的故障诊断PLC 的中断方式有 :1> 输入中断；2> 间隔定时器中断；3> 高速计数器中断；其中，输入中断特殊适合于轧钢生产设备的故障诊断；它对应于工业操作站的硬中断，属于外部中断，但PLC 的输入中断可用 PLC 的外部指令来屏蔽；将轧钢生产设备的故障信号作为PLC 的输入中断源，一旦显现故障信号，CPU 立刻响应，停止正在执行的程序，转到中断子程序中去，即可便利地对故障进行处理；它与直接利用 PLC 的内部规律完成故障诊断的不同之处在于:采纳输入中断处理故障时，可停止PLC 主程序的执行过程，而直接利用PLC 的输入和内部规律处理故障时，PLC 的主程序仍处于运行状态；因此，要依据故障对轧钢生产设备的影响程度挑选合适的故障诊断方式；PL C 的输入中断方式对后果严峻的突发故障的处理特殊有用；3PLC 在故障诊断系统中的作用故障诊断系统是典型的人机系统，依据系统中的信息流向和功能划分的结果1 ，基于操作站智能化的故障诊断系统，如图2 所示；系统的输入模块要完成轧钢生产设备故障检测信号、掌握指令和专家学问的接收工作；处理模块要求能自动实现特点参数提取、掌握指令代码转换的功能；专家学问的整理和表达由领域专家和系统专家协作完成；掌握模块是故障诊断系统的核心，它依据掌握指令， 利用专家学问，完成从故障特点到故障缘由的识别工作；掌握模块的功能越完善，故障诊断系统的智能化程度越高；输出模块通过声光报警装置和人机界面，给出故障定位、预报和说明的结果；其中，人机界面仍能供应排除故障的技术路线；实现信息源从输入模块到输出模块的全自动流向，削减人在其中的干预作用，是轧钢生产设备对其故障诊断系统的要求；采纳 PLC 的故障诊断系统，有助于实现故障诊断过程的自动化；4 利用 PLC 和操作站实现智能化诊断的方式实现轧钢生产设备故障诊断的智能化，可充分利用专家学问，提高诊断效率，是故障诊 断技术进展的一个重要方向；由于目前的PLC 产品不具备自动猎取和储备专家学问的功能，所采纳的编程语言无法完成掌握层中的运算推理功能，因此，单纯采纳PLC 的故障诊断系统的智能程度是相当有限的；为此，可利用网络技术和通讯技术，将PLC 和操作站联接成网络，相互取长补短，共同构成故障诊断的硬件系统；PLC 采纳并行分布式结构，作下位机使用，操作站作为上位机，可完成PLC 的程序下装，实施对多台PLC 的治理，进行复杂的数据运算，建立数据库，储备专家学问，其输入输出设备可用作诊断过程的人机交互； PLC 与操作站通过两种方式联接成一个整体:一是通过 PLC 的通讯口和操作站的通讯口进行联接，二是通过PLC 的输入输出端子与操作站上的开关量板和A/D 板进行联接；其中， PLC 通过通讯口传递给上位机的故障信号多达2 个或 2 个以上时，上位机要通过编码进行识别，而通过PLC 输出端子传递给上位机的故障信号，上位机要通过开关量板输入端子的地址来识别；PLC 输入端子可接受来自上位机的掌握信号或故障信号；网络中的 PLC 和操作站在故障诊断系统中各自扮演着不同的角色；通常情形下，故障诊断过程中复杂的规律判定、开关量故障信号的检测以及在严峻故障状态下对设备进行的爱护可交给PLC 完成，而复杂的数值运算和人机交互可在上位机上完成；5 应用成效整个车间自动化系统为二级掌握系统，即设备掌握级和信息治理级，设备掌握级即一级系统为 RMC200轧线掌握系统，采纳ABBMasterPiece系统，由 10 套 ABBMasterPiece2 00/1 过程站、 3 套 MasterPiece90过程站、和 3 台 AdvantStation500系列操作站、 1 台 V T340 监控站及 2 台 MasterAid220编程器构成；各过程站之间的网络通讯采纳MasterBus 300 简称 MB300> ，通过加热炉的过程站与二级信息治理级进行通讯；每一个MP200/1过程站通过一个DSCS140通讯板连接到 MB300 网络上 ,通过 MB300 网络进行数据交换，通讯板上可以设定地址开关，据此来确定该节点在网络上的位置；对于MP200/1与打捆机MP90 的通讯 ,通过 RMC7 系统中的通讯板DSCS131连接至 MODEM, 打捆机上也分别装一 MODEM和通讯板 DSCS131 ，由 MODEM来实现远程通讯；在加热炉RMC1 的 MP200/1 系统中，通过DSCS150板与二级运算机系统IBMNetifinity5000服务器通讯，二者通过 GCOM 网络进行数据交换；下面以RMC2 为例，简介实现轧钢生产设备故障诊断的智能化；RMC2实际上包括三套PLC:RMC2 、RMC52 、 RMC62 ， RMC2 主要完成的掌握功能有: 轧制程序表的设定及储备、炉前装料设备掌握包括热送和装冷坯两种情形>、炉前钢坯测 长与称重、加热炉出口设备掌握、粗轧机主传动掌握、粗轧机微张力掌握、6# 剪子掌握；RMC52 主要完成的掌握功能有:中轧机掌握 包括速度级联、速度给定、跟踪>、轧线模拟轧钢测试、中轧机组的活套扫描器掌握；RMC62 主要完成的掌握功能有:精轧机掌握 包括速度级联、速度给定、跟踪>、精轧机组的活套扫描器掌握；RMC2 、RMC52 、RMC62 三者既需独立完成安排给自己的掌握功能，又环环相扣，相互联锁制约着，如中轧机组的活套扫描器掌握中有差错，轧钢掌握系统无法正常运行，6# 剪子立刻碎断，防止轧线堆钢， 同时，加热炉停止出钢，直至故障解除；所设计的故障诊断系统能完成以下功能:1> 测试过程开头前，运行故障诊断系统，检查轧钢生产掌握系统是否处于良好状态；对于开关量，这个过程是上位机通过通讯口读取PLC 输入位的状态值并与其正常状态值相比较的过程；对于模拟量，这个过程可用读取模拟量起动的开关位的状态值作为判定的根据，也可将从其它站读取的模拟量与其相应的极限值相比较的结果作为判定的依据；如发现测控系统有故障，应准时处理上位机显示屏给出详细故障的部位报警>；只有当诊断结果为良好状态时，才能进行的轧钢性能测试；2> 假如测试结果发觉不合格的设备，应重新运行故障诊断系统；3> 假如测试过程当中，测控系统显现严峻故障，就PLC 通过通讯口或上位机输入输出板传递故障信号，使测控系统退出测试过程，屏幕给出故障诊断的结果和排除故障的建议；6 终止语PLC 可为轧钢生产设备的故障诊断供应强有力的技术支持；在进行故障诊断系统的设计时，依据诊断系统的功能要求，选用适当的PLC ，可丰富和完善诊断系统的功能；随着P LC 新产品的研制胜利，它在故障诊断领域将有更宽阔的应用前景；