智能矿山plc系统故障研究和处理

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1、智能矿山PLC系统故障研究和处理【摘要】本文以主井提升系统为例，介绍智能矿山PLC系统设备故障分析及处理。【关键词】主井提升；PLC；故障分析及处理PLC系统在国内矿山行业得到了广泛应用。正是以PLC应用为基础，智能矿山系统得以迅速发展，大大提高了矿山的自动化程度。鉴于PLC系统的重要性，本文以我公司主井提升系统为例，介绍PLC系统故障种类、产生原因及处理。1主井提升机系统介绍主井提升机控制系统采用德国西门子S7-300型PLC组成双PLC系统。高压柜、电枢变压器、励磁变压器、快开、电抗、6RA70系列整流装置组成传动系统，主回路采用电枢换向6脉动、磁场恒定的传动方案。上位

2、计算机配备WINCC软件，实现对西门子PLC的编程、调试，以及对系统的监控等功能。司机根据实际生产情况选择操作方式（自动、手动、检修、回收），严格按照信号工的指令操作。其中，自动方式,提升机的运行完全依据方向信号自动启动和停车，全速最高&5m/so如遇故障，则系统保护功能动作，按故障性质实现不同方式的故障停车。2故障的种类图1如图1所示，将系统故障分为三个种类：2.1工艺流程故障工艺流程故障出现在整个工艺流程的一个环节或者全部，经过长期运行会慢慢暴露出来，其带来的后果将包括各个方面，导致设备故障率高居不下，生产经营成本上升。由于程序设计以工艺流程为依据，程序上也会存在不合理

3、的地方，但是无法通过简单优化而消除掉。通过设备故障率、生产成本等各个指标，我们能够不断的发现工艺流程中存在的问题，进而进行技术改造。这种情况相对较少，尤其是矿山运行数年正常生产的情况下，故不作为日常故障的范畴来分析。2.2程序故障程序以工艺流程为依据编辑设计的，在一定程度上来说，只要系统工艺流程不出问题，程序基本上也不存在问题。但是，程序在模拟工艺流程之外，通过复杂的逻辑运算，增加了大量的保护措施，这就给程序出问题增加了可能性。如主井提升系统，在启动开车的瞬间，就要对电枢电流、液压站压力等进行分析，以提供电动机足够的动力带动提升机运行，而提升机负荷有轻重之分，又要结合称重传

4、感器数据、区分不同情况进行逻辑计算。程序故障可能在一开始设计时就很快的表现出来，不停地发出报警、故障，以致设备正常运行；有的可能是数据存储、逻辑运算才导致的，这种情况要较长时间才能发现。第一种情况，我们在试运行时，根据出现的情况优化程序，消除报警和故障。第二种情况，是在长期运行后出现，然后不断出现，复位后不影响系统运行，循环往复。这种情况我们可以把它列入技术改造的范围，不做详细描述。2.3硬件故障这是我们日常生产中最常见的，包括了所有的机电设备。就主井提升系统来说，有以下几大类：3故障判断的基本流程根据日常生产和设备运行维护的经验，我们总结了主井提升系统故障判断的基本流程。

5、如图3所示。一旦系统出现故障，首先，依据出现的故障现象判断是电气故障还是机械故障。电气故障以传动故障最为常见，如电枢断路器未合闸、励磁系统未正常启动、直流快开装置故障、西门子直流调速装置故障或未复位等等。若不是，则应为控制故障，各输入输出中间继电器、到位开关、编码器、温度传感器都有可能是故障来源，应根据具体故障具体分析处理。PLC硬件如电源模块、CPU模块、通讯模块等，在电源电压、线路、接地均正常的情况下，故障相对来说是比较少的。最后，应根据故障分析的情况，选择检修处理，或者直接更换备件，恢复系统正常运行。4设备故障的分析方法现象：主井提升机下（反向）到位停车时，报硬下过卷

6、（反向过卷），跳安全回路。该过卷到位开关正常时使用一对常闭点。4.1WINCC监控界面（如图4）打开主井主画面，发现“故障显示”中“硬下过卷”、“安全回路”变量动作、变为红色，其他变量状态正常。由此，确定反向过卷继电器、到位开关JXK2或者线路故障。这个时候去现场检查，发现正向过卷开关JXK2控制电缆接头松动开路。4.2程序（如图5）在线监测主井提升系统程序，打开'‘安全回路保护”部分，发现除'‘安全回路1”、“安全回路状态”变量动作、变为灰色外，"10.6,反向过卷，JXK2”也动作、变为灰色,其他变量状态正常。由此，确定正向过卷继电器、到位开关JXK2或者线路故障。这个

7、时候去现场检查，发现正向过卷开关JXK2控制电缆接头松动开路。4.3电气回路（如图6）在辅助电源柜检查反向过卷继电器JXK2J,发现线圈未得电，测量反向过卷开关JXK2来的常闭点，线路3-8,883A断开。由此，确定反向过卷开关JXK2故障或者线路故障，继电器无异常。这个时候去现场检查，发现反向过卷开关JXK2控制电缆接头松动开路。图64.4检查设备本体如果，反向过卷开关JXK2被撞坏或者控制电缆有明显损坏，可以直接断定此处为故障点，否则，应重复1,2,3,仔细检查后方可断定。5总结PLC系统的设备故障分析，我们可