PLC 在机电设备故障诊断中的应用

曹宏娟 李继君

1 甘肃机电职业技术学院，甘肃 天水 741001

2 甘肃烟草工业有限责任公司天水卷烟厂，甘肃 天水 741001

PLC 技术主要应用在当前中国现代高科技电子计算机、自动化等信息综合控制领域。目前，我国电子计算机领域相关的高科技产业在不断发展，并且逐步迈向成熟，现阶段，PLC 技术已可以有效控制机电设备。同时，PLC 技术对机电设备的诊断主要依靠数据转换和处理得出结论[1]。为此，以下对PLC 技术的原理特点、范围、诊断技术的应用、实例说明、注意事项等做如下论述：

1 应用原理

PLC 技术是利用可编程存储器芯片对其他相关数据进行转换，最后用大数据表示固定的稳定状态，并通过输入和输出程序进行处理。在PLC 技术的应用中。输入采样是最基本的步骤，需要进行扫描，使数据被重新处理和存储的同时，对数据进行有效的集成和优化，保证了综合数据图像描述的准确性，有效减少错误的发生。另外，在内部组织的后续处理过程中，对第一步骤中描述的数据执行相应的集成，然后通过转换可以得到最终的结果。再者，输出再处理过程是将信号生成切换到另一个信号来表示，并在一段时间内进行控制。为此，必须确保这三个步骤数据的准确性，避免造成其反映信息内容的可靠性降低。

2 特点及适用范围

目前，PLC 技术在工业发展领域中占有较高的地位，并具有许多突出的特点。例如：PLC 技术的综合数据响应灵敏、准确，并且具有很强的抗干扰能力。就PLC 技术而言，基于其技术的完善和特点优势，在工业、建筑、钢铁、化学等不同领域发挥着重要作用。目前，PLC 技术可以应用于我国的各种机械制造、电力自动化技术等方面，为控制和最终数据的处理提供技术保障。

3 智能化故障诊断技术

目前，我国PLC 技术虽然处于逐步完善和与我国的高新技术不断交融、磨合的阶段，但各种故障原因诊断技术在当前市场上具有明显的优势，包括以下几个方面：

（1）以智能化的应用设备进行检测与诊断，提高了故障诊断的效率。在智能系统诊断设备的支持下，PLC 技术优于传统技术。其与现代电子技术紧密结合，弥补了自身的劣势和不足，最大程度地放大了其优势，对故障的检查和诊断非常有效。

（2）PLC 技术和智能化的结合，使应用的最终数据诊断更加精准，同时也具有独特的强化保护作用。另外，两者的结合可以有效地提高处理信息的综合能力，可以由计算机来控制和编程。更重要的是，其还具有自动提升技术功能与自动学习的能力。

（3）智能诊断与PLC 技术的搭配，可以提高故障的最终诊断和效率，并能通过多个综合数据的深入分析，为工作人员提供更多的维护建议。此外，它还可以监控并不断改进自身功能。

4 故障诊断中的应用

4.1 模拟量信号故障诊断

目前，模拟环境信号采用PLC 核心技术来显示故障，诊断的各种技术大多使用模拟量。在采用实时技术时，系统的模拟模块功能可以进行一定程度的转换，并且可以对切换进行控制。为此，只有通过增强输入框产生系统模拟信号，才能完全实现模拟信号的产生。该方法以整个软件系统的耐久极限为具体标准，通过分析其他相关数据来达到目的，在数据处理中，可以理解为：当极限状态值与实际值非常相似时，就会发生故障。因此，在对系统故障原因进行诊断的过程中，应将极限状态值与实际数据值进行比较。同时，可以通过该点确定输出的位置来操作相应的信号，以达到控制其他数控设备的目的[2]。

4.2 开关量信号识别诊断

在我国工业相关的领域中，输入和输出模块内容的计算机模拟量信息可以直接用于开关量的识别。当PLC技术应用到机电设备上时，开关量会在其他相关方面发生显著变化。而且，在PLC 技术的控制下，有些部件会出现运行模式红色按钮。因此，在实现PLC 技术整体运行的过程中，如果要分析机电设备的运行状态，则需要对开关量进行检查，可以使用PLC 梯形图编程来有效控制相关设备，在比较状态后作出诊断，获取故障原因的最终数据[3]。

4.3 中断方式故障诊断

PLC 技术中使用的中断方式故障检测和诊断方法，都是基于PLC 输入中断源工作，此技术实现与外部技术不同。这些技术可以监视相关设备的运行，并在发生故障原因时立即提供相应的诊断信息。另外，该技术还可以控制相关设备的运行状态，如有必要，技术人员将选择停止相关设备并等待技术专家进行维修后再进行工作。一般而言，有三种中断PLC 技术的主要方法：一是间隔计时器。这种方法的使用是以定时来做临时中断。二是输入式中断。根据实际情况来控制信号的产生。三是高速计时器中断。可以根据内置高速计时器的当前值来执行终止。此方式最为适合最终诊断机电设备的故障问题，其直接对应于工业计算机的硬中断，属于外部中断。但是，PLC 的外部指令可以使用PLC 输入进行信息屏蔽，将设备的故障强信号输入成PLC 的中断源，一旦出现任何故障信号，PLC 就会迅速做出响应，终止可以执行的程序，并输入各种程序来方便处理故障。因此，它不同于使用其内部组织逻辑基础来最终完成故障问题的诊断，而是在对输入被迫中断后续处理时，停止执行主程序。当然，当重新使用内部基本逻辑时发生故障，PLC 的主要过程仍处于基本操作状态。因此，有必要根据故障问题对机电设备的影响，选择最合适的诊断方式，这三种方法都是依赖于各种机械相关设备的实际操作来完成特定功能。其中，高速计时器中断的效果较为明显，但在具体操作的过程中，要根据不同的现象采用相应的中断方法更为有效。

5 应用实例

根据以上应用原理与诊断方法，针对液压驱动伺服油缸控制系统的功能部分，设计了故障诊断系统。具体如下：系统中的工业控制计算机为IPC610，通信设备端口为RS-232C，控制开关量板为PCL-725，A/D 板为PCL-812PG，其他数控设备为各种设备伺服缸试验台和液压马达。而PLC 选用CQM1 产品。其中，直接输入系统模块（含CPU）的控制开关量有4 个；PLC 控制开关量有3 个连续输出模块、输入有2 个（含CPU）、开关量连续输出功能模块有2 个；PLC 系统模拟量直接输入输出能力模块有2 个；需要检测的开关量故障信号有21 个（过滤装置不畅10 个、液位信号4 个、油温信号4 个、全行程开关信号3 个）；模拟环境故障有4 种；各种信号通道检测方法包括2 个大压力信号和2 个位移技能强信号。在精确检测的过程中，当动、静态性能不合格时，必须对油缸进行准确的判断，使其可以在系统中检测到。为此，具体故障原因检测与诊断系统的详细设计可以成功完成以下基本功能：

（1）在测试前对故障的诊断系统进行整体运行，以全面检查伺服柱塞测控设备系统的功能是否完好。对于切换值而言，此时间过程对于主机来说是个比较的过程，主机可以通过多种方式从通信端口读取PLC 图片描述位的当前状态值，并将其与正常状态的当前状态值进行比较。而对于模拟来说，此时间过程可以从模拟阈值开始读取开关量的状态值，也是准确判断的基础。或者以突破极限作为判断依据，从PCL-812PG 读取的最终模拟值进行对比判断，并得出最终结果。如果发现测控通讯软件系统存在故障，应及时处理主机屏显示的具体故障位置和解决问题的核心技术路线。只有诊断出实际效果的环境，才能对油缸的整体性能进行检测。

（2）如果最终测试结果发现伺服油缸不合格，则在运行过程中应重新运行故障诊断系统。

（3）如果测控系统出现较严重的故障，PLC 将以各种方式向通信系统端口的输出板或上位机发送故障信号，并推出测试过程，同时屏幕将显示故障诊断的最终结果，并给出故障排除的建议，PLC 报警系统开启并切断电机板。

6 注意事项

当使用的设备出现因故障原因而不能正常运行时，PLC 技术会将输入端和输出端的故障信号转换为另一个信息内容，即电话报警信号。为保证PLC 技术的继续运行，则必须采取积极措施。例如：如果机电设备一次运行时间较短，则相关人员可以将此时间栏更改为更长的时间。另外，由于机电设备的多样性，需要由工作人员结合实际情况选择灵活操作的具体内容。一般来说，PLC 技术都可以有效地进行报警，并保障整体循环及最终结果的准确性[4]。目前，机电设备的一般过程和最终诊断都是基于以上步骤，其信号的产生可以通过分析和后续处理获得，而技术的分析可以大大提高诊断率和准确度[5]。另外，PLC 技术也可以进行选择性地接收信号。如：当设备出现不正常高温时，PLC 技术可以对热敏电阻值进行选择性分析，体现了其灵活性的特点。

7 总结

综上所述，目前，PLC 技术已引起技术人员的重视，核心技术已逐渐成为专家进行相关研究的课题。该技术的应用实现，不仅可以对机电系统的设备进行监控，而且在方式分析和技术主要功能的基础上，结合长期的实际操作经验，检查和诊断机电设备的故障原因。同时，PLC 技术的发展空间很大，在自动化技术故障诊断中可以发挥更加突出的作用。