如何利用PLC快速诊断钻井电控系统故障

2016-03-13中石化江苏石油工程公司钻井处杨守生

电子世界 2016年2期

关键词：故障判断电控系统

中石化江苏石油工程公司钻井处　杨守生　赵　宇

如何利用PLC快速诊断钻井电控系统故障

中石化江苏石油工程公司钻井处杨守生赵宇

【摘要】本文简单介绍如何上传和快速解读PLC程序，以及如何利用PLC的系统功能和在钻井电控系统中与其他电气设备的关联性，快速、准确的判断在钻井生产过程中电气设备出现的故障。

【关键词】PLC；电控系统；故障判断

1　如何上传和快速解读PLC程序

在一套钻井电气传动设备中，PLC（可编程逻辑控制器）通过其硬件组态的各个功能模块和预写入用户程序实现通信、控制、检测和保护等功能。我们作为钻井队使用和维护人员，应了解其硬件结构和程序结构，才能利用PLC准确判断电控系统故障。

2　如何上传用户程序到电脑

首先准备一台装有STEP7软件的电脑、链接适配器（根据不同型号PLC选择）。使用链接适配器链接电脑和PLC，打开STEP7，在SIMATIC管理器中执行菜单命令“选项”→“设置PG/PC接口”，在列表中选择实际使用的通信硬件和通信协议及属性。如果列表中没有你使用的通信硬件，点击“选择”按钮，安装你所需要的通信硬件驱动程序。完成以后，STEP7与PLC实现通信。

实现通信以后，在STEP7中新建一项目，保存在本地电脑存储中，插入与使用的PLC站点相同的一站点，在菜单命令“PLC”选项中，选择“将站点上传到PG”，上传完成后金科以在STEP7中对程序进行修改，编译或者监视。

3　如何快速解读用户程序

想要实现快速的从所有用户程序中找到我们想要的数据或者逻辑指令，必须搞清楚PLC在整套电气传动系统中的具体作用。PLC在整套电气传动系统中，通过DI模块读取电机驱动系统的使能信号，比如：风机启停信号、刹车启停信号、顶驱液压站启停信号、变频器启停信号等，通过AI模块读取变频器给定信号，比如转速给定、扭矩给定、油位、油温等。然后通过DO模块输出控制信号给相应的执行机构或者通过通信传输给变频器，从而实现其控制功能。而PLC采集的油位、油压、温度等信号则用来实现其保护功能。

了解完PLC在钻井电气传动系统中的作用后，我们就可以开始在用户程序中寻找我们需要的指令。通过菜单命令“选项”→“参考数据” →“交叉参考”，我们可以清楚的看到程序中使用的I/Q和M去的哪些字节、哪些位被使用，并且还有其在哪个程序段调用。我们可以通过图纸找到相应的使能信号的输入地址，对应的找到其逻辑地址，通过踩到那个命令“编辑” →“跳转到”命令，快速找到其所在位置。对于模拟量的给定信号，我们可以对照图纸和硬件组态是分配给AI模块的地址信息，找到对应的外设输入区PI的地址。这样我们就能不必分析全部程序就能快速找到我们所需要的逻辑指令。

4　如何利用PLC快速判断电控系统故障

钻井电控故障不外乎PLC及其模块故障、通信故障、信号故障，这几种故障相互独立却又相互影响，以下对三种故障简要分析：

4.1PLC及其模块故障

PLC及其模块故障现象常见的有无法链接电脑和PLC、无法上传和下载程序、PLC无法运行、模块组态错误等几种。无法链接电脑和PLC时，我们需要查看STEP7中我们选择的通信驱动是否和通信的硬件相适应，其次我们选择的通信速率或者通信地址是否合理，如果以上两项如果与通信硬件相适应，那么有可能是PLC的CPU损坏，更换CPU后重试。如果无法上传和下载程序，排除链接错误后，应检查装载存储器（有些型号的PLC为微存储卡、有些型号PLC为内置存储器）是否损坏，更换后重试。PLC无法运行，此时SF故障灯常亮，可能原因是用户程序错误，或者是硬件错误。这时我们先重新装载用户程序，若未恢复正常，则进行硬件检测，即模块故障检测。我们可以通过执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置” →“硬件诊断” →“快速查看”对话框，此时可以快速的判断出现故障模块的类型，机架号和插槽号。此外，我们还可以通过用CPU的诊断缓冲区诊断故障。执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置” →“模块信息”，“诊断缓冲区”选项卡提供了故障和事件的信息，显示发生事件的一览表，可以帮助我们快速找到故障原因。

4.2通信故障

通过以上所述的方法，我们排除PLC及其模块故障后，我们可以通过打开STEP7项目中所连接站点的硬件组态对话框进行通信故障的快速判断，在硬件组态对话框中，如果哪条连接线路（包括分布式I/O和变频器）出现故障，就会在组态的线路上显示出来，这样我们就能够确定查找故障的方向。首先，我们先检查通信线的状况，若通信线路完好，则是通信模块或者通信模板的问题（分布式I/O为接口模块IM，变频器则是对应PLC通信方式的通信板），更换通信板后重试。

4.3信号故障

排除PLC及其模块故障、通信故障后，若出现信号故障，我们借助STEP7的程序监视功能，检测信号输入的情况。我们可利用本文第一条目介绍的方法快速确定数字信号对应的逻辑位，模拟信号对应的通道等。若有输入和输出，但是执行器没有动作，则可检查执行器或线路问题。若没有输入则检查输入线路，信号给定原件或者信号电源问题。若输入信号时有时无，及其不稳定，可检查外界对输入信号的电源或者PLC模块的干扰问题及接地系统的状态，或者检查通信线的屏蔽及走向。