居炳國(guó)

摘 要：隨著船閘自動(dòng)化水平的逐步提高，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)提出了更高的要求。由于PLC控制系統(tǒng)可靠性高，通用性較強(qiáng)，編程容易，使用、維修方便，體積小、功耗低，抗干擾性能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被普遍運(yùn)用到船閘控制系統(tǒng)中，并發(fā)揮著十分重要的作用。本文就根據(jù)平時(shí)工作的實(shí)際情況，對(duì)PLC控制系統(tǒng)維護(hù)與故障排除進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。

關(guān)鍵詞：船閘；PLC控制系統(tǒng)；維護(hù)；故障排除

如今，自動(dòng)化、信息化在船閘控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，船閘電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度愈來愈高，它先后經(jīng)歷了繼電器順序控制系統(tǒng)，矩陣式控制系統(tǒng)，到如今的PLC控制系統(tǒng)，經(jīng)過多次的技術(shù)革新，船閘電氣控制系統(tǒng)逐步由手動(dòng)操作向半自動(dòng)化、自動(dòng)化、數(shù)字集成化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，現(xiàn)在由于PLC 的運(yùn)用，極大地提高了船閘的運(yùn)行效率和安全系數(shù)。

1 PLC的基本工作原理

PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行過程，是通過處理器的周期循環(huán)掃描，并采用集中采樣，集中輸出的方式完成的。當(dāng)PLC開始運(yùn)行時(shí)，首先清除輸入輸出寄存器狀態(tài)表中的原有內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，自檢處理器I/O接口，確認(rèn)其工作正常后，開始循環(huán)掃描，循環(huán)掃描分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

PLC經(jīng)過三個(gè)階段的工作過程，稱為一個(gè)掃描周期。完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行，由于采用周期循環(huán)掃描，集中采樣、集中輸出的工作方式，使PLC在運(yùn)行中的絕大部分時(shí)間實(shí)質(zhì)上和外部設(shè)備是隔離的，因此大大地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和系統(tǒng)的可靠性。

又由于PLC循環(huán)掃描，連續(xù)逐條執(zhí)行程序，即在任一時(shí)刻只能執(zhí)行一條指令，避免了繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配問題。

2 船閘PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)

現(xiàn)在，船閘上電氣控制系統(tǒng)全都采用PLC控制系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)和定期檢查，是確保PLC控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而降低故障發(fā)生率，延長(zhǎng)使用壽命。

1）日常維護(hù)。a.每天在日巡查工作中，注意觀察交流電壓的波動(dòng)情況，嚴(yán)禁電壓忽高忽低，使其保持在PLC的工作范圍內(nèi)。b.經(jīng)常清除PLC上及其周圍的灰塵，嚴(yán)禁灰塵進(jìn)入PLC內(nèi)部，以防元器件短路而燒毀PLC模塊。密切關(guān)注溫控器的溫度變化。夏季高溫，應(yīng)對(duì)PLC進(jìn)行通風(fēng)降溫防止死機(jī)，冬季應(yīng)對(duì)其進(jìn)行保溫，防止超過規(guī)定的低溫產(chǎn)生誤動(dòng)作。c.關(guān)于PLC電池。由于存放用程序的隨機(jī)存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護(hù)，當(dāng)鋰電池的電壓下降到一定程度時(shí)，PLC上的電壓指示燈亮，提醒用戶注意，需要及時(shí)更換電池。

2）定期檢查。PLC是一種工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，應(yīng)用到船閘上在可靠性、安全性、抗干擾性等都得到了一定的保證，使用效果良好。但在超高溫或超低溫的工作環(huán)境中對(duì)PLC的影響還是很大的，所以，通常每半年應(yīng)對(duì)PLC進(jìn)行定期檢查，使其在規(guī)定內(nèi)的環(huán)境下工作。

3 PLC控制系統(tǒng)的故障類型

因?yàn)镻LC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：1）輸入故障，即操作人員的操作失誤。2）傳感器故障。3）執(zhí)行器故障。4）PLC軟件故障。這些故障都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

4 船閘PLC控制系統(tǒng)故障診斷方法

PLC控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的基本原理是利用PLC的邏輯和運(yùn)算功能，把連續(xù)獲得的被控過程的各種狀態(tài)不斷地與所存儲(chǔ)的理想狀態(tài)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間的差異是否在所允許的范圍內(nèi)。因此，作為機(jī)電維修人員，必須懂得邏輯電路、電子電路等基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握可編程序控制器梯形圖，能夠用組態(tài)軟件進(jìn)行編寫修改程序。并會(huì)運(yùn)用流程方框圖分進(jìn)行析，查找故障點(diǎn)，從而一步步地排除故障。主要的診斷方法如下：

1）指示燈診斷法。當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來查找。2）流程圖診斷法。當(dāng)PLC系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)，可以通過現(xiàn)象，根據(jù)流程圖找出故障的大方向，逐步找出具體的故障點(diǎn)，然后進(jìn)行排除。3）萬用表診斷法。對(duì)于PLC故障的排除，可以用萬用表檢測(cè)，對(duì)輸出輸入模塊數(shù)據(jù)值測(cè)量并與正確值進(jìn)行比較，從而判斷故障點(diǎn)。4）模塊替換法。通過各種檢測(cè)，在確保外設(shè)以及連線正確的情況下，可以用同型號(hào)的PLC模塊進(jìn)行替換來排除故障。5）工作經(jīng)驗(yàn)診斷法。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)相同的故障現(xiàn)象進(jìn)行處理，這種方法有時(shí)能快速排除故障，有時(shí)也許會(huì)走彎路。最好是把經(jīng)驗(yàn)法與其他診斷法相結(jié)合，效果會(huì)更好。

5 船閘PLC控制系統(tǒng)故障排除

PLC控制系統(tǒng)的故障多種多樣，維修人員要根據(jù)具體環(huán)境具體情況進(jìn)行分析，逐步通過故障現(xiàn)象進(jìn)行邏輯推理判斷找出故障點(diǎn)進(jìn)行排查。在以上的診斷方法中，本人認(rèn)為指示燈診斷法對(duì)于判斷船閘PLC故障是比較簡(jiǎn)單和實(shí)用的，現(xiàn)舉例如下：

1）閘門不關(guān)?，F(xiàn)為下行程序，即，下閘首左右兩側(cè)閘門處于關(guān)終位，上下閘首閥門處關(guān)終位，上閘首左右兩側(cè)閘門處于開終位?，F(xiàn)在需要關(guān)上閘首左右兩側(cè)的閘門，按下關(guān)閘門啟動(dòng)按鈕，左右兩邊的閘門未動(dòng)作。按照PLC指示燈法進(jìn)行診斷，通過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)PLC輸入模塊上不應(yīng)發(fā)光的二極管亮了，經(jīng)過檢查得知是外設(shè)故障，原因是開閥行程開關(guān)沒有復(fù)位。行程開關(guān)搖臂不靈，更換后恢復(fù)正常。

2）閘門不開。a.通過PLC診斷法進(jìn)行診斷，PLC輸入輸出模塊中各種指示正常，各種條件都滿足，從而判斷PLC控制系統(tǒng)正常。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，主電路無動(dòng)力電。動(dòng)力空氣開關(guān)跳閘，檢查沒有其他故障，重新合閘后正常。b.現(xiàn)為上行程序，下閘首左右兩側(cè)閘閥門全部關(guān)終，上閘首左右兩側(cè)閘門關(guān)終，上閘首左右兩側(cè)閥門已經(jīng)開終，閘室內(nèi)水位已與上游水位齊平，按動(dòng)開閘門啟動(dòng)按鈕，閘門不動(dòng)作。用PLC控制系統(tǒng)診斷法進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)PLC輸入模塊水平指示燈不亮，證明無輸入信號(hào)，通過萬用表檢測(cè)，查得水平限位開關(guān)損壞，更換后恢復(fù)正常。c.各種條件都滿足要求，經(jīng)檢查PLC運(yùn)行正常，水平信號(hào)正常顯示，開閘門卻不動(dòng)作。通過診斷，很快發(fā)現(xiàn)PLC模塊上的暫停指示燈發(fā)亮，從而輕易地排除了故障。

6 結(jié)語

以上是本人近年來在實(shí)際工作中對(duì)于PLC控制系統(tǒng)維護(hù)和故障排除的心得體會(huì)，沒有發(fā)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)大的故障，遇到的只是PLC外設(shè)故障。如果PLC控制系統(tǒng)發(fā)生故障，也是多種多樣的，需要機(jī)電維修人員去認(rèn)真分析仔細(xì)排查，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積累成功的經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的學(xué)習(xí)，才能把工作做得更好。