干熄焦提升机电仪系统计算机辅助诊断故障系统

冀传玖 吴云让

一、概述

济南钢铁集团总公司炼铁厂干熄焦车间提升机电仪系统主要组成：①PLC系统。包括AB Logix5555的冗余控制系统和RSView se User Guide SE，工程师站安装Logix5000控制软件和RSView监控软件，计算机和PLC之间通过Rslink通信。②变频器控制系统。使用AB PowerFlex 700S变频器，RGU回馈装置和逆变调速装置通过自身网络通信板与PLC通信，为提高控制精度，干熄焦提升与走行控制一般采用编码器反馈的速度控制模式。③现场一次检测元件（表1）。

一次检测元件作为输入信号进入PLC系统，经工艺要求编写的PLC程序运算和编译，输出PLC指令，控制变频器运行。

二、电仪系统故障特点

干熄焦提升机电仪系统采用PLC与变频器联合控制模式，输入/输出点数多、联锁条件复杂、控制精度高。现场环境的多粉尘性以及一次检测元件质量等原因，导致电仪系统故障率较高，根据经验，PLC及变频器故障大部分由一次检测元件引起。另一方面现场检测元件数量多，分布及安装位置各异，提升机电仪系统故障主要特点是隐蔽性强、没有预见性、缺少规律性以及不确定性。导致系统出现电仪故障时，电气人员短时间内很难准确判断原因并排除故障，即使很简单的输入输出信号引起的故障，通常也需要专业技术人员查阅程序才能诊断，给生产带来很大被动。为此，设计使用计算机辅助诊断电仪故障的方法，即编制程序自动诊断故障原因并保持，相关人员根据计算机诊断的故障提示，能快速处理故障，减少甚至杜绝对生产的影响。

表1 干熄焦提升机检测元件

三、计算机辅助诊断电仪系统故障的实现

1.设计思路

PLC系统上位组态采用RSView 32系统，在设计阶段研究后认为由于是计算机辅助诊断故障，应该使信号故障状态时在上位的显示状态与正常工作时的显示状态不同，最好明确突出，易于发现。因此，突破常规思路，使某一流程环节（如提升允许）所有信号点在工作状态（提升允许时）显示一种颜色（如绿色），当某一信号发生故障时显示另一种颜色（如红色闪烁），这样即使同一信号在不同流程环节中使用状态不一样，也不会混淆在目前流程环节中的正常显示。

2.实现步骤

（1）统计变量（标贴）。以提升机井上上升为例，根据PLC程序设计，提升机井上上升分为提升允许和井上提升两个环节，其中井上提升环节以待机位为分界点，又分为待机位以下和待机位以上。列出两个环节的必要条件（I/O），从PLC程序里查询汇总上述必要条件对应的变量（标贴）并进行分类（表2）。

表2 提升机上升环节的变量描述

（2）针对工艺流程各环节包含的变量编写上位组态程序，各流程环节、变量编排时要注意规范整齐，从左至右依次设置为APS、提升、走行、装焦、排焦等工艺流程的变量，这样整个画面简洁漂亮，主控人员与电气人员容易看懂。如提升机井上上升的大标题可以以“提升”为名称，下面再以“提升允许”、“上升”为标题细分，其中“上升”环节又分为“井上上升（待机位以下）”、“井上上升（待机位以上）”两个标题，最后，将每个标题所包含的必要条件（变量）逐一利用RSview32中图形的显示功能、系统的标记数据库功能编辑完成。

（3）编写程序内部代码，逐一书写各变量要实现的功能。为了故障时画面能直观显示，规定动作时（信号正常时）呈绿色表示，故障状态时用红闪表示。为使程序容易编写，需要说明的是，信号正常是指当执行某个流程环节时，该信号被触发动作或保持原状态，都应当视为正常状态，若该信号在执行某状态时，应该触发动作而未动作，或应该不动作而触发动作（还包括其他原因），都应当视为非正常状态，根据前文所述，将各工艺环节及包含变量整体布置完毕后，开始对各变量进行组态。以提升允许中的断绳1变量为例，介绍变量组态实现过程。

选中变量名称为“断绳1”的方框，鼠标右击弹出下拉菜单，单击菜单中的“动画”，在其扩展属性中选择“颜色”，单击弹出“动画”当前的“颜色”属性，单击属性右侧的“标记”按钮，从工程文件中选中“断绳1”在程序中的变量J8TS_CR_1KA01并单击“确定”按钮，变量J8TS_CR_1KA01即显示在“颜色”属性表达式下方的空白区。根据断绳检测开关性质，现场开关使用常开辅助触点，在PLC程序中该开关输入变量使用常闭点，再根据“正常提升时，此开关不应动作，检测到断绳时，此开关才动作”的特点，利用“表达式”按钮的条件语句，编写代码如下：

表达式then后面的选择条件，在“颜色”属性中表达式空格下方的条件下拉框中选择，正常时分为 A）0、B）1、C）2……等条件，每一条件根据要求可设置显示颜色，从条件下拉框右侧可设置对应每一条件颜色，这里设置A）0条件的颜色为闪烁，B）1条件的颜色为绿色，这样即能满足执行提升流程环节时，若“断绳1”开关状态正常，上位按钮将显示绿色，故障状态或实际检测到断绳时，上位按钮将红闪。最后点击“颜色”属性中的“应用”和“关闭”按钮，“断绳1”所要求实现的功能便完成。

其他变量功能实现方法与上述类似，不再赘述。

（4）为方便主控人员与电气人员查阅，在最后编写程序中统一增加提示功能，即当把鼠标放在变量名称上面时，会自动显示该变量在PLC中的英文标贴、变量作用及故障时如何处理。

（5）程序编写完成后，进行工程保存、联机调试、修改完善，以达到最佳显示效果，完成后的故障诊断画面见图1。当提升机系统执行某一流程环节时，正常时该环节所有必要条件必然显示绿色，只要有一个条件红闪，表明该流程环节无法运行，而且红闪的条件变量即为故障点，这样电气人员很容易确认，快速处理故障。

计算机辅助诊断故障系统投用后，电仪系统出现故障时，电气人员在现场不再盲目排查，生产主控人员只需告诉电气人员故障信号现象及原因，电气人员便可在很短时间内处理完毕，保证了连续稳定生产，为集团公司降本增效发挥了积极作用。

1 钱晓龙,李晓理.循序渐进PowerFlex变频器.北京:机械工业出版社，2007

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