基于PLC的工业现场控制及故障诊断技术

1、基于PLC的工业现场控制及故障诊断技术    摘 要:基于PLC的现场控制,采用模糊控制和诊断理论,提高了系统的稳定性及抗干扰性,并将该项技术应用与工程实际中。对实际应用中采用的解决方案进行了详细的解释,并给出了相关的硬件选型和软件解决方案,整个方案安全可靠、经济实用,投入使用后得到良好的反应。关键词:PLC 模糊控制 模糊诊断中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0060-01前言在现实世界中,随着工业过程日益走向大型化、连续化、复杂化,很多系统极其复杂,具有高度的不确定性、信息不精确性和大时滞等特

2、性,并存在苛刻的约束条件,使常规控制无法得到满意的控制效果。由此,先进的工业控制技术也就应运而生。先进控制的目标就是为了解决那些采用常规控制效果不佳甚至无法对付的复杂工业过程控制问题。随着相关技术的发展,工业现场控制技术的观念也随之发生深刻地变化。传统的设备控制多采用定点或者采用高成本设备形式,并且不能根据设备运行状态的变化进行动态调整且易受现场干扰,而基于PLC的工业现场模糊控制技术,使得我们突破原有的模式,从新的途径去讨论和研究相关问题。1 系统结构图针对重大型零部件外形尺寸大,重量重,中小批量生产,喷涂作业工序多、作业时间长,工件吊运比较困难,难以利用常规手段进行喷涂作业等特点,目前国内

3、常见的大型喷漆室室体及送排风装置均为固定式1。为解决工件的吊运问题,喷漆室室体采用整体移动,下置双侧驱动,但是仍难以满足超大型工件的要求,因此采用整体移动对接的形式,该设备的主要技术难点在于移动设备的对接和风口对接控制的实现。基于PLC为控制核心,所有的逻辑计算全部在PLC内部实现并进行连锁控制和故障自动识别的控制系统可以满足我们的要求2。以2台室体在4个工位间交替工作为例来说明移动对接功能的实现,如图1所示的组合式移动喷漆室。组合式移动喷漆室采用2个移动室体,可单独工作,也可根据需要组合工作,节省了工件的吊运、准备时间,提高工作效率。两个喷漆室之间的通信通过OMRON的Controller

4、Link和DeviceNet两级总线控制网络来实现3。图1所示为2工位组合式移动室体图,其中A室体在1、2工位上移动,B室体在3、4工位上移动,当进行普通工件涂装作业时,两个室体可独立工作,当进行超大型工件的涂装作业时,将A室体移动到2工位,将B室体移动到3工位,然后执行对接作业,即可满足需要。2 解决方案及现场模糊控制技术在实际应用中,现场情况较为复杂,采用测距的方式进行室体对接和风口对接不仅极大的提高了系统的成本,而且易受现场干扰,容易出现设备的误动作。且移动装置在实际应用中均存在一定的问题:(1)因为某一个驱动损坏而导致其他的驱动装置长期处于过载状态,最后会导致驱动装置的损坏,引起故障发

5、生。(2)在系统移动过程中,监控不方便,仅能对系统两侧是否到位进行检测,如需对系统整体移动进行监控,则需要将传感器更换为可以测量距离的,极大的提高了系统的成本。(3)如果系统因为其他原因出现动力不足等因素,比如刹车抱死,气压不足,则系统运行速度远远变小,导致系统对接到位时间增加,这其实是一种系统故障,如果能及时的通过某种途径进行系统故障的模糊诊断,则可以大大提高系统的稳定性。因此如何有效地完成室体移动对接和移动风口的对接的模糊控制及诊断是整个工程中的核心部分。通过对以上工程问题的学习和研究,我们希望提高系统的可靠性和可操作性,但是普通的解决方案会提高系统的成本及复杂性。通过对工程现场的研究,我

6、们可以通过时间参数在PLC中的应用来进行系统模糊控制和诊断。PLC采用OMRON的CP1H系列进行控制。系统首次运行时候,从开始位置移动到结束位置需要A秒,此时PLC将该过程中的A秒计入存储器D1和D2,并在下一次开始移动的时候进行系统模糊控制和诊断。系统模糊控制依靠A秒的时间参数进行,即在1秒时显示设备移动到1/A的位置,2秒时显示设备移动到2/A的位置,依靠时间参数可以在极低的成本内完成系统模糊控制功能。假定第二次移动的时间为B秒,则将B秒数据计入D2并覆盖上次计入的D2数据,系统监控始终以上一次移动所需的时间D2为基准。当系统的D2数据超过D1数据的20%时候,根据笔者系统调试经验,此时

7、系统已有出现故障先兆,应在现场进行故障报警,提醒操作者注意检修等;当D2数据超过D1数据的40%时候,停止相关设备运行,必须进行设备检修功能。依靠PLC时间参数A,我们可以较好的完成系统模糊控制,而依靠时间参数B,我们可以完成系统模糊诊断功能,这极大的提高了系统的稳定性。其相关程序如图3所示。4 结语本文针对工业现场控制特点进行了初步探讨,结合自身的知识和经验,并通过对移动装置的系统模糊控制和诊断技术创新方案的寻求过程,解决了在实际工程中遇到的技术难题,该设备已在齐齐哈尔某工厂投入使用。而在实际应用中,我们不仅可以通过时间参数,同样可以通过其他参数,例如气体压力、电流大小等参数,将容易受工业现

8、场干扰等的参数代替,通过PLC的模糊控制和诊断,提高工业现场控制的稳定性。参考文献1 杨昀,杨凤军.移动喷漆室的设计应用J.成组技术与生产现代化,2008.2 肖渊,金守峰,张慧,等.基于触摸屏和PLC的B423型针梳机自调匀整装置控制系统设计J.制造业自动化,2009.3 吴剑英,吴亦锋,余尤好.PLC网络技术在排涝站控制中的应用J.机电工程,2010.“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”    你可能感兴趣的论文    · 基于Modbus的施耐德PLC与ABB变频器之间的数据通讯· 基于Controller Link的OMRON多