基于PLC技術的機械故障診斷系統分析

基于PLC技術的機械故障診斷系統分析

李敏李大成

(佛山職業技術學院，廣東 佛山 528137)

摘要：隨著計算機技術、通信技術、控制技術和傳感器技術在我國的飛速發展，可編程邏輯控制器(簡稱PLC)等技術逐漸成為了工業生產自動化控制的核心，其廣泛應用也為我國工業生產可靠性與通用性的提升提供了有力保障。現針對PLC技術在機電設備領域的自動化控制應用，在分析故障診斷系統整體結構的基礎上，對PLC技術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用進行分析。

關鍵詞：自動化控制；PLC技術；故障診斷

基金項目：佛山市工業產品精密檢測科研基礎平臺，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：機械設計制造。

0引言

在我國的工業生產過程中，工廠使用的各種自動化控制設備不僅應用于控制系統設備的運行狀態，還可以保障設備耦合協調穩定地運行。PLC可以進行模擬信號與數字指令之間的轉換，對機械設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中設備的故障，有力地保障了機械工業生產系統的穩定運行。

1機械故障診斷系統的設計

1.1故障診斷系統介紹

我國目前的工業生產流程大部分都應用了計算機技術和集成控制系統，這樣就使機械設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流水線上，工業設備應當實現高程度的自動化，這就要求設備的控制系統可以及時準確地診斷出設備故障。基于PLC技術的機械故障診斷系統是以元系統為重要基礎的，而收集設備的故障信號主要是由外部擴展接口和加工設備來完成。基于PLC的故障診斷系統包括故障查詢子系統和知識庫管理系統等模塊，故障查詢子系統可以給設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機械生產設備故障的排除工作，而知識庫管理系統能夠為機械工業系統和設備運行數據的診斷提供一些有效的數據參考。

1.2故障診斷系統的實現

在基于PLC技術的故障診斷系統內部，設置有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中，借助Windows系列系統下的Excel數據處理軟件和Access數據庫管理系統可以對數據內容進行整合處理，并結合C++程序編輯完成系統數據內容的快速錄入與處理，進而實現PLC邏輯控制器對機械系統故障的高效診斷。

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

2分析實現故障診斷的過程

2.1獲取系統故障信息

在實際工業生產中，為了保證系統故障處理的針對性，對信息的獲取進行診斷是十分必要的。在機械工業的實際生產流程中，不同的工業系統和與其相對應的設備有著非常復雜的耦合關系，這就導致了設備故障發生時存在連帶性。因此，為了保證準確獲取系統故障信息，就要求PLC能不斷調整與優化系統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，首先就要確定工業生產過程中產品的生產信息流向。比如在工業生產加工流程中，主控PLC要對機械加工機床在加工過程中不同的加工狀態進行全面的信息記錄，然后分析系統數據的異常，并針對故障進行有效的處理。假如設備故障比較嚴重，PLC就會向機床操作人員發出警報，由操作人員或運行維修人員完成系統故障的處理。

2.2分析系統故障信息

基于PLC技術的故障診斷系統在診斷工業生產中的系統故障時，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確的導向。在基于PLC技術的故障診斷系統的直接故障檢測過程中，PLC邏輯控制器工作的內容是有效判斷出設備感應器件之間的矛盾邏輯，進而檢測出系統是否出現了設備故障。比如在檢測開關器件時，常開觸點和常閉觸點會在機械系統運行指令的作用下連續發出不同的反饋信號，而這些反饋信號再作用于系統信號燈發出的對應的時序信號，通過對兩個觸點所反饋的信號進行準確的邏輯對比分析，PLC就能夠判斷出開關器件是處于安全還是故障狀態。故障判斷過程的主要依據是機械設備的運作狀態與控制程序內容之間的關系，即通過分析邏輯控制程序處于何種狀態及其與設備實際運行狀態是否一致，來判斷機械設備是否有故障。

2.3處理系統故障信息

PLC控制程序會標識定義各類型首發故障，進行必要的邏輯信號分析，并為故障的有效處理做好準備，而對于以后接連出現的機械設備故障，會在下一個運轉周期中進行復位處理，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系統和機械設備首發故障處理的高效性。

3硬件和軟件應用

在機械故障診斷系統中，硬件系統和軟件設計有著非常重要的作用。硬件系統的有效連接是通過工控機與通訊控制板來實現的，在通訊協議書的嚴格限定下，

工控機與通訊控制板實現了準確交互。工控機利用計算機數據處理技術對接收到的數據信息進行分析與處理。

在軟件設計中，Windows操作系統為相關軟件的穩定運作提供了良好的基礎，其中最為常見的就是PLC通訊類型的軟件。相對于硬件系統的構成來說，軟件系統的編譯更加復雜，而且會隨著系統數據內容的持續更新需要定期更新與維護。

4結語

我國工業自動化的飛速發展、多樣化的工業生產內容和形式已經使基于PLC技術的機械故障診斷系統逐漸呈現出了多樣化的快速發展趨勢。該系統對于機械設備及工業生產系統的故障分析和診斷與信息的全面獲取有著密切的聯系，因此系統的信息通訊十分重要。在模擬信號和數字信號傳輸過程中，基于PLC的機械故障診斷系統通過與各生產設備之間的密切協調，不僅有效保障了各個設備運行的穩定性，而且確保了設備故障的及時處理與排除。

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