基于PLC電機故障診斷系統

何朝陽

摘要：PLC電機控制系統是國內外最重要的工業生產設備機械自動化操作基礎，生產設備自動化操作管理能否有效運行完全取決于PLC系統對電機故障的診斷和分析。利用調制PLC電機故障診斷控制系統，能夠為整個系統設備解決錯誤控制的問題以及后期維修給予明確的系統操作指引與方向。

關鍵詞：PLC；電機故障；診斷系統

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0013-01

現代工業生產機械設備自動化比人力生產操作更有效率，在生產中逐漸代替了人力操作的作用。所謂的機械化自動設備，其自動機能都受控于設備自動控制系統當中，PLC即可編程邏輯控制器就是這樣一種應用于電機設備控制系統當中的控機基礎，將集計算機技術處理、自動化操作以及通信技術完美融合的現代工業電機設備控制技術和邏輯控制技術。相對于電機系統故障診斷需建立在PLC和上位機的計算機系統基礎之上，PLC在電機系統故障診斷中的處理方式還是以發自按故障信號之后進行處理、將處理后的信息轉化為數字信號存儲，通過以上保障性操作之后將故障特征的判斷完成，進而根據列出的相關問題，就專家系統程序給出完善的排除故障的建議。

1 電機系統基本構成原理

PLC電機系統在操作過程中以上位計算機和PLC測控系統所組成，PLC連接變送器、互感器和電機組，根據變送器、互感器的交換比例計算機組運行量。目前從理論上更受認可的識別管理是在將電機故障診斷出來的同時，再對對于整個系統進行排查，將可能存在的故障安全問題進行分層次化的管理，并利用層次結構做出故障診斷。需要注意的是要將引起故障的檢測點錄入PLC程序之中，是在檢測電機故障診斷得出結果的過程中必要的操作。在診斷系統允許的基礎上，檢測出的故障信息都需寫入PLC控制程序中，繼而通過這些檢測記錄的程序自動完成故障診斷操作。日常診斷故障的方法一般分為兩種，分別是數據推理法和診斷模型法，數據推理法常常需要在將輸入之后的信號與之前數據庫存檔信息作出比較，以此判斷電機系統設備的運轉是否存在異常；診斷模型法是將電機設備輸入輸出的信號與信號之間做比較，通過信號之間的內在關聯，對機械系統錯誤故障方面做出判斷。

2 對PLC電機系統故障診斷的分析

電機故障診斷系統是建立在PLC和上位計算機所組成的控制系統的基礎之上，PLC在電機系統故障診斷中的主要功能是完成對輸煤設備故障信號進行檢測、實現對故障的預處理以及后續將信號轉化存儲并上傳給上位計算機。而上位計算機在此過程中基于其強大的科學計算功能，從專家知識和知識存儲庫當中篩選相關數據信息進行整合，從而完成從故障識別到找出故障原因的甄別工作。通過人機界面的有效、合理操作轉化出指導答案，將故障點、數據信息報告和故障診斷說明與結果一一列明，并以此判斷依據對操作員提出相應排除故障的建議。

3 電機系統的硬件與軟件故障分析

3.1 硬件故障

在電機系統運行過程中，系統當中的硬件要求通常都會很高，以硬件轉動部件角度衡量，其中存在著系列的平衡問題，包括電機轉子、耦合器、聯軸器和傳動輪，而電機轉子轉動的平衡問題，是解決故障的首要問題，亦或當有大型機械部件存在時，將其所有與電機轉子分開進行平衡定量測試。而后當出現機械故障時，造成此故障一般是在電機本身結構或安裝而出現的，在生產中電機負載或是電機相連齒輪軸同樣出現出現相關故障問題。然后當硬件問題轉向電氣故障時，則主要是電機電磁出現問題，主要體現在電機電磁機構方面，其中包括電子接線錯誤，磁線連接錯誤，轉子氣隙不均等相關問題形成的基本硬件不平衡出現震動造成故障。

3.2 軟件故障

在對模擬量故障做出診斷，需要考慮模擬量模塊在電流變送器傳輸過程中轉化為數字形式信號的問題，將其比較信號數據的整定值或是系統記錄的限定值，以此判斷主信號設備生產過程是否運行正常。而在串行信息方面，上位機可以及時與PLC的內部寄存器聯系，讀取各種相關故障信息。上位機通過固定程式命令聯系PLC，準備執行程序讀取PLC內部積存位置信息的命令幀，而在PLC收到相關命令后做出反應時，過程中沒有錯誤則反饋回響應幀，上位機就可以通過對當前的信息進行讀取分析，以確認系統的工作情況，對于PLC的控制同樣可以采用這些既定的程序操作命令來完成。

4 PLC在故障診斷系統中的作用

故障診斷系統存在于生產系統運行中，是典型的人機結構。通過對系統數據信息的匯總以及系統功能進行劃分，就目前而言，計算機對故障診斷的檢測都采用系統智能化的模式，在相應工作過程之中完成對專家知識、控制指揮以及對機電設備故障信號的進行接收與檢測。系統信息輸入模塊、處理模塊需要具備相應功能，能夠自主完成對特殊參數的提取以及控制指令代碼的轉換。根據這些系統的操作命令可以看出，控制模塊作為故障診斷系統的中心，能夠根據控制指令和專家知識為指導，完成對故障特征檢測和識別故障原因等工作。因此，系統運行控制模塊功能越完善，故障診斷系統的檢測準確率越高，在其中通過系統分析判斷得知輸出模塊可以通過聲光報警設置與診斷系統的人機結構相結合，給出設備故障點、預警和給出報告結果。

5 結語

PLC控制器的應用廣闊，模擬信號轉為數字信號，實現一線多輸的構想，進行設備系統故障診斷，也可根據系統診斷具體要求豐富和完善其中的系統功能，在整個工業生產設備系統運行中，隨著電機轉子和定子等系統配件以及設備工作環境的改變，PLC控制器都可以對電機設備系統所有的運行狀態進行全面監測。

本文依據國內外的參考文獻以及現實工業生產設備系統實際運行情況作為分析基礎，對于以PLC控制器為代表的系統控制關口在電機設備的遠程故障診斷的各種基本原理和技術構成進行細致研究，將PLC對于電機系統的控制作為基礎原理進行闡述，繼而從電機硬件和軟件的角度去分析其中可能的電機故障情況，同時對于PLC在整個電機故障診斷系統當中起到的作用進行說明，總結以上的經驗論述成果，希望能夠對電機設備智能診斷故障研究有所幫助。

參考文獻

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