现代工控系统故障自诊断能力的发展
2006/4/29 15:02:00
【关键词】
工业；自动化；控制系统；故障；自诊断
【摘要】
阐述工控系统故障自诊断能力的定义作用，从其典型应用了解其发展过程和发展方向。
【Keywords】industry;automation; control system
Trouble;self-diagnostic technique
【Abstract】This thesis mainly describes the difinition and function of self-diagnostic technique concerning in industrial electric automatic control system.One can know it’s developing process and direction by it’s typical application cases.
一、 定义
工控系统故障自诊断是指工业控制自动化系统在系统运行时对系统的内部控制环节一直进行有效性监控，当出现故障时立即停止运行，显示要求处理的故障部位，以确保系统自身的可靠性，进而保证对所控制系统的准确性，避免质量和安全事故的发生。
二、 作用
故障自诊断技术是当今工控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标，随着微处理机技术的快速发展，工控系统的自诊断能力越来越强，当工控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，更重要的是它可以有效地避免质量和安全事故的发生。
三、 发展过程和典型应用
自诊断功能的发展过程主要表现在其典型应用上，其典型应用的深入代表了其技术发展的程度，下面我们就从其典型应用例子了解自诊断功能发展历程吧。
1、 自诊断功能在安全连锁回路中的应用
故障自诊断技术与系统的安全性息息相关，所以最早表现在安全连锁回路上，在90年代初期进口设备的安全防护连锁开关已开始采用双触点（一动断，一动合）双回路方式，如图1所示，一路为常闭点，当所有防护闭合时接触器得电吸合，提供设备运转动力，当任何一处防护门打开时，接触器失电设备失去运转能力，对应的防护门常开点闭合把信号输入PLC相应输入点，系统就会在显示屏上显示相应故障点，它的自诊断能力表现在：当任何一个连锁开关损坏后，因连锁开关不能正确表示其工作状态，所以继电器回路和PLC输入口之间肯定出现矛盾，继电器触点和PLC读入的信号出现不一致，系统就判定为防护安全连锁建立失败，而告诉维修工有连锁开关有问题，从而体现出连锁开关的自诊断功能。
2、 自诊断功能在检测器检测效率方面的应用
检测器自身损坏无法及时发现是一个很严重的问题，但又无很好的方法处理，为减少其影响就对一些重要的不断变化的检测器进行效率检测作为检查检测器是否正常的方法，其原理是这样的：系统根据角度检测检测器在控制过程中的信号变化情况，如果系统在不该检测到检测器输入信号角度检测到检测器输入信号，系统就判定检测器损坏，例如：在一周0到360度内在150度检测到被检物品，那么在330就不应再有被检测物品信号输入，否则就是被控过程出错或检测器损坏，该方法对不断变化的检测信号起作用，对一直不变化的检测信号则无济于事，因此不能丛根本上处理问题，同期也有用同时验证检测器输出和输出非的方法判定检测器是否正常，但该方法对检测器要求双输出且浪费了PLC的I/O口资源，现在这种方法使用还较普遍。
3、 自诊断功能在PLC输入和检测器自身上的应用
在我所维修的设备中有一套控制系统，其自诊断功能比较强大，有一定的代表性，下面我所举的例子全部出自该系统，希望通过该控制系统的例子使我们对学习自诊断技术有所启发。
该系统所采用的检测器均采用带有自诊断功能的检测器，其原理如图2所示，就是在其检测器输出的信号中加入与输出信号极性相反的0.2MS的窄脉冲，PLC运用程序根椐这个窄脉冲的有无来判定检测器是否损坏，熟悉检测器原理的同志都知道检测器的损坏一般出在其功率放大部分即输出三极管上，如果三极管损坏检测器就不可能完成窄脉冲的输出过程，该方法极为有效但对检测器和PLC都要求很高。
4、 自诊断功能在PLC输出口上的应用
如图3所示当PLC输出信号时，PLC用程序检测输出信号的电流，如果在执行角度范围内没有检测到输出电流的存在，则PLC就可判定输出回路有问题，这种方法在原理上看来很简单，但却很有效，它能确保令有所行。
5、 自诊断功能在工控元器件上的应用
像变频器、伺服器和一些自动化仪表等都具有表示其自身运行状况的信号，这些信号直接传送给PLC有效地保证了系统的可靠性，但它所涉及到的只是一些大型器件，我所见到的系统把这种功能继续下移，已经达到我们常用的固态继电器方面，如图4所示：该固态继电器具有过流和短路检测功能，并且过流标准可根据需要进行调节，当出现短路或过流故障时，固态继电器对应的指示灯点亮并且断开其输入的使能信号+EN电流通路，这个信号对PLC来说就是输出信号，根据上面讲到的PLC输出口自诊断原理，系统就会提示对应的固态继电器出现故障，由于固态继电器使用面比较广，所以这种方法使用还比较通用。
四、 故障自诊断技术以后的发展前景
上面所提的系统采用的故障自诊断技术已经含盖了系统的所有方面，它基本上能够代表了故障自诊断技术当前发展的最高水平，特别是PLC的故障自诊断技术是其它系统所没有的，这种设计理念应该是其它PLC生产厂家值得借鉴的方面。
工业；自动化；控制系统；故障；自诊断
【摘要】
阐述工控系统故障自诊断能力的定义作用，从其典型应用了解其发展过程和发展方向。
【Keywords】industry;automation; control system
Trouble;self-diagnostic technique
【Abstract】This thesis mainly describes the difinition and function of self-diagnostic technique concerning in industrial electric automatic control system.One can know it’s developing process and direction by it’s typical application cases.
一、 定义
工控系统故障自诊断是指工业控制自动化系统在系统运行时对系统的内部控制环节一直进行有效性监控，当出现故障时立即停止运行，显示要求处理的故障部位，以确保系统自身的可靠性，进而保证对所控制系统的准确性，避免质量和安全事故的发生。
二、 作用
故障自诊断技术是当今工控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标，随着微处理机技术的快速发展，工控系统的自诊断能力越来越强，当工控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，更重要的是它可以有效地避免质量和安全事故的发生。
三、 发展过程和典型应用
自诊断功能的发展过程主要表现在其典型应用上，其典型应用的深入代表了其技术发展的程度，下面我们就从其典型应用例子了解自诊断功能发展历程吧。
1、 自诊断功能在安全连锁回路中的应用
故障自诊断技术与系统的安全性息息相关，所以最早表现在安全连锁回路上，在90年代初期进口设备的安全防护连锁开关已开始采用双触点（一动断，一动合）双回路方式，如图1所示，一路为常闭点，当所有防护闭合时接触器得电吸合，提供设备运转动力，当任何一处防护门打开时，接触器失电设备失去运转能力，对应的防护门常开点闭合把信号输入PLC相应输入点，系统就会在显示屏上显示相应故障点，它的自诊断能力表现在：当任何一个连锁开关损坏后，因连锁开关不能正确表示其工作状态，所以继电器回路和PLC输入口之间肯定出现矛盾，继电器触点和PLC读入的信号出现不一致，系统就判定为防护安全连锁建立失败，而告诉维修工有连锁开关有问题，从而体现出连锁开关的自诊断功能。
2、 自诊断功能在检测器检测效率方面的应用
检测器自身损坏无法及时发现是一个很严重的问题，但又无很好的方法处理，为减少其影响就对一些重要的不断变化的检测器进行效率检测作为检查检测器是否正常的方法，其原理是这样的：系统根据角度检测检测器在控制过程中的信号变化情况，如果系统在不该检测到检测器输入信号角度检测到检测器输入信号，系统就判定检测器损坏，例如：在一周0到360度内在150度检测到被检物品，那么在330就不应再有被检测物品信号输入，否则就是被控过程出错或检测器损坏，该方法对不断变化的检测信号起作用，对一直不变化的检测信号则无济于事，因此不能丛根本上处理问题，同期也有用同时验证检测器输出和输出非的方法判定检测器是否正常，但该方法对检测器要求双输出且浪费了PLC的I/O口资源，现在这种方法使用还较普遍。
3、 自诊断功能在PLC输入和检测器自身上的应用
在我所维修的设备中有一套控制系统，其自诊断功能比较强大，有一定的代表性，下面我所举的例子全部出自该系统，希望通过该控制系统的例子使我们对学习自诊断技术有所启发。
该系统所采用的检测器均采用带有自诊断功能的检测器，其原理如图2所示，就是在其检测器输出的信号中加入与输出信号极性相反的0.2MS的窄脉冲，PLC运用程序根椐这个窄脉冲的有无来判定检测器是否损坏，熟悉检测器原理的同志都知道检测器的损坏一般出在其功率放大部分即输出三极管上，如果三极管损坏检测器就不可能完成窄脉冲的输出过程，该方法极为有效但对检测器和PLC都要求很高。
4、 自诊断功能在PLC输出口上的应用
如图3所示当PLC输出信号时，PLC用程序检测输出信号的电流，如果在执行角度范围内没有检测到输出电流的存在，则PLC就可判定输出回路有问题，这种方法在原理上看来很简单，但却很有效，它能确保令有所行。
5、 自诊断功能在工控元器件上的应用
像变频器、伺服器和一些自动化仪表等都具有表示其自身运行状况的信号，这些信号直接传送给PLC有效地保证了系统的可靠性，但它所涉及到的只是一些大型器件，我所见到的系统把这种功能继续下移，已经达到我们常用的固态继电器方面，如图4所示：该固态继电器具有过流和短路检测功能，并且过流标准可根据需要进行调节，当出现短路或过流故障时，固态继电器对应的指示灯点亮并且断开其输入的使能信号+EN电流通路，这个信号对PLC来说就是输出信号，根据上面讲到的PLC输出口自诊断原理，系统就会提示对应的固态继电器出现故障，由于固态继电器使用面比较广，所以这种方法使用还比较通用。
四、 故障自诊断技术以后的发展前景
上面所提的系统采用的故障自诊断技术已经含盖了系统的所有方面，它基本上能够代表了故障自诊断技术当前发展的最高水平，特别是PLC的故障自诊断技术是其它系统所没有的，这种设计理念应该是其它PLC生产厂家值得借鉴的方面。
投诉建议
提交
查看更多评论
其他资讯
GD包装机电控系统 教材
丹佛斯 丹佛斯S7-300C与Danfoss FC300 PROFIBUS-DP通讯
变频器教材PPT
GE智能平台 GEF-345A Proficy Historian开发培训
维修电工中高级培训-工业控制技术（4-5）