CN109319234B - 一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，包括用于监测任一供电支路是否发生直流短路故障的监测机构、包装机中的急停开关S组、防护罩防护开关2S组、主控制器、和显示屏；监测机构包括与供电支路一一对应设置的子监测组件，子监测组件包括子信号处理器和电流传感器；子监测组件中的电流传感器连接子信号处理器，子信号处理器分别与主控制器相连接，每个急停开关、安全防护开关分别串接于主控制器的输入端；主控制器与显示屏相连接。本发明能够直接在显示屏上指示出引起包装机紧急保护开关跳闸的，已存在故障防护罩、急停开关和引起断路器、硬盒机跳闸的供电支路具体位置、功能名称信息，避免电气维修人员逐项进行排查。

Description

一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统

技术领域

本发明涉及故障诊断技术领域，尤其涉及包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统。

背景技术

GD包装设备是我国烟草行业从意大利G.D公司进口的8000型包装机组，由于具有较高的生产速度和有效作业率，该机器成为烟草行业目前连接高速卷烟机的理想机型。但是在某些局部控制部分还是存在着一些不足。

GD包装设备中设置有紧急保护开关，电源通过紧急保护开关为生产线上所有电机供电，紧急情况下切断生产线上所有电机的电源，从而中断机器的运行，确保机器和操作人员安全。

紧急保护开关跳闸的根本原因归结为紧急保护开关的保持线圈失电,造成紧急保护开关线圈失电的主要原因有三大类：急停回路故障、防护建立失效和直流24V电源系统故障。

急停回路故障： GD包装机硬盒小包机操作台的第一急停开关和出口位置处第二急停开关、商标纸位置处的第三急停开关以及烟支进给部位的第四急停开关、CH小包透明机操作面板位置处的第五急停开关和CV大条透明机第六急停开关，构成急停开关S组，在急停开关连接的机构正常运行时，对应的急停开关常闭触点闭合，形成联通闭合的控制回路，当急停情况下按动急停开关，对应的急停开关常闭触点打开，紧急保护开关的保持线圈供电回路中断，保持线圈失电，紧急保护开关跳闸保护，整个机组所有驱动电机断电，紧急刹车。

防护建立失效：GD包装设备为避免对人和设备造成伤害，在有风险的高速运转机构部位设置防护罩，这些防护罩有22个，每个防护罩通过安装安全防护开关来感知防护状态，硬盒机防护罩、辅机防护罩的安全防护开关共同构成防护开关2S组。每一个安全防护开关都有一个常开触点和常闭触点，常开触点断开时则常闭触点是在闭合状态，常开触点闭合则常闭触点应该是断开状态。为了确保安全防护开关状态性能正常，足以有效保护人的安全，防护开关的常闭触点回路构建设备允许启动的条件，常开触点告知控制系统开关状态。当防护罩所有串联触点接通,而常开触点不全是断开；防护罩所有常开触点断开,而串联触点不全是接通。此时就会有“防护建立失效”类红色信息输出，Q2的保持线圈失电跳闸。

直流24V电源系统故障：直流24V电源系统用于为控制模块、检测状态信号、功能模块提供电源，设备正常状态下，各个断路器的常开辅助触点闭合联通，紧急保护开关保持线圈带电，设备运行时紧急保护开关保持合闸状态，在供电支路因供电短路而过载时断路器辅助触点断开，紧急保护开关保持失败，紧急保护开关紧急开关跳闸保护，整个机组所有主驱动电机断电，紧急刹车。

如图1所示，直流24V电源系统按所负责供电区域划分包括电柜24V直流供电模块21、硬盒机供电模块22和辅机供电模块23。电柜供电模块21包含电柜断路器所控各个支路、24V风扇部分供电断路器所控各个支路、直流电机24V供电断路器所控各个支路、控制板24V供电断路器所控各个支路。硬盒机供电模块22由硬盒机直流供电断路器控制，向下分检测信号、控制板、面板按钮、直流电机驱动控制、主电机控制等多条硬盒机支路；辅机供电模块23由辅机直流供电断路器控制，向下分检测信号、控制板、面板按钮、直流电机驱动控制、主电机控制等多条辅机支路。各个支路通过连接端子分接出多条支路，分出的各个支路到设备本体上又通过分线盒向下一级分出多个支路。硬盒机直流供电模块22为硬盒机中的各部位检测器件、执行机构提供电源；辅机直流供电模块23为辅机中的各部位检测器件、执行机构提供电源。

具体的说，24V直流供电主要包括监测电柜供电模块21、硬盒机供电模块22、辅机供电模块23，硬盒机供电模块通过分线盒分出控制器板24V输入支路3、硬盒机按钮板24V输入支路4、直流电机24V控制支路5、电动驱动24V输入支路6、硬盒机插针24V输入支路7、电机24V输入支路8、2X500分线盒24V输入支路9、2X400分线盒24V输入支路10、2X200分线盒24V输入支路11、2X100分线盒24V输入支路12；辅机供电支路通过分线盒分出辅机第一按钮板24V输入支路13、辅机CH插针24V输入支路14、辅机CV插针24V输入支路15、辅机CV按钮板24V输入支路16、3X500分线盒24V输入支路17、3X450分线盒24V输入支路18、3X250分线盒24V输入支路19、3X200分线盒24V输入支路20。

在实际工作中，不论是安全防护开关2S组、急停开关中的任意一个开关故障，还是电柜断路器、硬盒机断路器、辅机断路器因过载跳闸，设备仅有“防护失效”、“紧急开关打开”类红色信息输出。安全防护开关和急停开关如果不是人为操作而是开关损坏时，很难发现是具体那个开关的问题；当紧急保护开关因24V电源过载时跳闸，仅可看到是由于电柜直流供电模块21、硬盒机直流供电模块22和辅机直流供电模块23断路器过载保护辅助触点断开，切断紧急保护开关线圈回路。但每个机构中都有很多条支路，任意一条支路瞬间电流过大都可以引起的所控制区域的断路器过载，导致紧急保护开关。导致这些问题出现后需要电气维修人员必须对逐项进行检查，增加了许多的工作量，大大降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，能够直接指示是急停开关、总空开、主机空开或辅机空开中跳闸时的具体位置、名称信息，避免电气维修人员逐项进行排查。

本发明采用的技术方案为：一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，包括用于监测直流24V供电系统中任一支路是否发生直流短路故障的监测机构、包装机中的急停开关S组、包装机中的防护开关2S组、主控制器和显示屏；所述的监测机构包括与直流24V供电系统中的支路一一对应设置的子监测组件，所述的子监测组件包括子信号处理器和电流传感器；

所述的子监测组件中的电流传感器的输出端连接子信号处理器的输入端，子信号处理器分别与主控制器相连接，急停开关S组中的每个急停开关分别串接于主控制器的输入端，防护开关2S组中每个安全防护开关的常开触点和常闭触点分别串接于主控制器的输入端；主控制器与显示屏相连接。

所述的子监测组件包括过流警示灯和警示灯控制电路，所述的子信号处理器的警示灯信号输出端通过警示灯控制电路连接过流警示灯。

所述的过流警示灯为发光二极管。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，所述的主控制器采用PLC可编程控制器。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，所述的子监测组件还包括复位组件，所述的复位组件包括继电器，所述继电器控制组件的常闭触点串接于子监测组件对应的供电支路中，继电器的线圈串接于子信号处理器的线圈控制输出端。

所述的复位组件还包括手动复位组件和远程复位组件。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，还包括DP通讯模块，所述的DP通讯模块包括DP主线、第一DP从站、第二DP从站；硬盒机安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、安全防护开关均通过第一DP从站与控制器相通讯连接；辅机安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、安全防护开关均通过第二DP从站与控制器通讯连接；电柜中安装的监测机构中的子监测组件直接连接主控制器，主控制器通过DP主线与显示屏相连接。

所述的显示屏为触摸显示屏。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统还包括语音机构，所述的语音机构包括语音模块和扬声器，所述的主控制器的语音控制输出端通过语音模块连接扬声器。

本发明通过将急停开关S组中急停开关的触点、防护开关2S组中安全防护开关的常开触点和常闭触点串接于主控制器的输入端，及时监测急停开关的触点有无断开和安全防护开关是否正常；通过设置于供电支路一一对应的电流传感器及子信号处理器，电流传感器监测每一条供电支路中的电流，并与子信号处理器中的电流阈值进行对比，若超出阈值则向主控制器发送报警信号；主控制器通过运算显示故障急停开关、安全防护开关位置、名称信息或短路的供电支路位置名称信息，显示的信息详细有效，便于工作人员在包装机紧急保护开关跳闸紧急保护时及时找到故障所发生的具体位置，避免电气维修人员逐项排查，大大减少了工作量，提升了工作效率。

附图说明

图1为直流24V供电系统结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明的急停开关S组与PLC可编程控制器示意图；

图4为本发明的PLC可编程控制器DP通讯示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2所示，本发明包括用于监测直流24V供电系统中任一支路是否发生直流短路故障的监测机构、包装机中的急停开关S组、包装机中的防护开关2S组、主控制器和显示屏；所述的监测机构包括与直流24V供电系统中的支路一一相对应设置的子监测组件，所述的子监测组件包括子信号处理器和电流传感器；

所述的子监测组件中的电流传感器的输出端连接子信号处理器的输入端，子信号处理器分别与主控制器相连接，急停开关S组中的每个急停开关触点分别串接于主控制器的输入端，防护开关2S组中每个安全防护开关的常开触点和常闭触点分别串接于主控制器的输入端；主控制器与显示屏相连接。

本实施例中，所述的主控制器采用PLC可编程控制器。PLC可编程控制器具有完善的数据运算能力，功能可靠，接线方便。

如图3所示，所述的急停开关S组包括第一急停开关SB1、第二急停开关SB2、第三急停开关SB3、第四急停开关SB4、第五急停开关SB5、第六急停开关SB6、第七急停开关SB7和第八急停开关SB8，所述的第一急停开关SB1串接PLC可编程控制器的1脚，第二急停开关SB2串接PLC可编程控制器的2脚，第三急停开关SB3串接PLC可编程控制器的3脚，第四急停开关SB4串接PLC可编程控制器的4脚，第五急停开关SB5串接PLC可编程控制器的5脚，第六急停开关SB6串接PLC可编程控制器的6脚。PLC可编程控制器的COM脚连接0V，PLC可编程控制器的电源+脚连接24V。

防护开关2S组与PLC可编程控制器的的连接关系和急停开关S组与PLC可编程控制器的的连接关系类同，故未在示例图中示出。

本实施例中，与电柜供电支路1对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的11脚、与硬盒机供电支路2对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的12脚、与辅机供电支路3对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的13脚、与主机控制器板24V输入支路4对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的14脚、与主机按钮板24V输入支路5对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的15脚、与直流电机24V输入支路85对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的16脚、与主机插针24V输入支路6对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的17脚、与电动机械24V输入支路7对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的18脚、与电机24V输入支路8对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的19脚、与2X500分线盒24V输入支路9对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的20脚、与2X400分线盒24V输入支路10对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的21脚、与2X200分线盒24V输入支路11对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的22脚、与2X100分线盒24V输入支路12对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的23脚；与辅机第一按钮板24V输入支路13对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的24脚、与辅机CH插针24V输入支路14对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的25脚、与辅机CV插针24V输入支路15对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的26脚、与辅机CV按钮板24V输入支路16对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的27脚、与3X500分线盒24V输入支路17对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的28脚、与3X450分线盒24V输入支路对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的29脚、与3X250分线盒24V输入支路19对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的30脚、与3X200分线盒24V输入支路20对应的子信号处理器连接PLC可编程控制器的31脚。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统中所述的子监测组件包括过流警示灯和警示灯控制电路，所述的子信号处理器的警示灯信号输出端通过警示灯控制电路连接过流警示灯。

本发明的工作原理如下：

正常情况下，急停开关S组中的急停开关均为闭合状态，PLC可编程控制器与急停开关串接的引脚接收到高电平；当任一急停开关跳闸时为断开状态，PLC可编程控制器与该急停开关串接的引脚接收到低电平。PLC可编程控制器中储存有每个急停开关的位置及名称信息，接收到低电平后，PLC可编程控制器经过运算处理后，在显示屏上直接显示出该急停开关的位置及名称信息，便于工作人员快速找到故障急停开关位置。

正常情况下，安全防护开关中的常开触点和常闭触点为一开一闭状态， PLC可编程控制器与该急停开关串接的引脚接收到电平信号后，对安全防护开关中的常开触点和常闭触点进行判断，若与预设状态有误时，则说明该安全防护开关故障。PLC可编程控制器中储存有每个安全防护开关中的位置及名称信息， PLC可编程控制器经过运算处理后，在显示屏上直接显示出该故障安全防护开关的位置及名称信息，便于工作人员快速找到故障急停开关位置。

与直流24V电源系统中支路一一对应的电流传感器监测每一条供电支路中的电流大小，子信号处理器中设置有电流阈值，每个电流传感器将采集的电流信号传输至子信号处理器中，子信号处理器将电流信号转换为电流值，并将电流值与电流阈值进行对比，任意一个电流值超出电流阈值，则说明该电流值对应的供电支路中发生短路，引起电流过载，则说明电柜断路器、硬盒机断路器或辅机断路器跳闸是由于该供电支路发生短路引起的跳闸是由于该供电支路发生短路引起的，该供电支路对应的子信号处理器向PLC可编程控制器发送信号，在本实施例中，正常情况下PLC可编程控制器与子信号处理器连接的引脚为低电平，发生短路时对应的子信号处理器向PLC可编程控制器发送高电平信号。

PLC可编程控制器中储存有每条供电支路的位置名称等信息，当PLC可编程控制器接收到高电平信号时，通过运算，在显示屏上直接显示出该供电支路的位置及名称信息，便于工作人员快速找到电柜断路器、硬盒机断路器或辅机断路器跳闸的短路支路的故障位置。

本发明通过将急停开关S组中急停开关的触点、防护开关2S组中安全防护开关的常开触点和常闭触点串接于主控制器的输入端，及时监测急停开关的触点有无断开和安全防护开关是否正常；通过设置于供电支路一一对应的电流传感器及子信号处理器，电流传感器监测每一条供电支路中的电流，并与子信号处理器中的电流阈值进行对比，若超出阈值则向主控制器发送报警信号；主控制器通过运算显示故障急停开关、安全防护开关位置、名称信息或短路的供电支路位置名称信息，显示的信息详细有效，便于工作人员在紧急保护开关跳闸或电柜断路器、硬盒机断路器或辅机断路器跳闸时及时找到故障位置，避免电气维修人员逐项排查，大大减少了工作量，提升了工作效率。

所述的过流警示灯为发光二极管。发光二极管体积小，性能稳定，价格低廉，便于实线现对供电支路的改造接线。

包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，所述的子监测组件还包括复位组件，所述的复位组件包括继电器、手动复位组件和远程复位组件，所述继电器控制组件的常闭触点串接于子监测组件对应的供电支路中，继电器的线圈串接于子信号处理器的线圈控制输出端，子信号处理器可接收主控制器所发控制指令；所述手动复位组件报警时供电回路断开，在处理引起过流故障后，可手动复位，恢复供电回路的连通供电的能力；所述远程复位组件报警时供电回路断开，在处理引起过流故障后，可通过外围远程的复位信号恢复供电回路的连通供电的能力。

三类子监测组件可以根据使用环境需要，灵活使用。例如：安装于电柜中，维修人员方便操作位置可安装手动复位组件；机身内部端子盒内部可选择安装继电器控制组件和远程复位组件。

当子信号处理器根据电流传感器检测到某供电支路过流时，子监测控制器控制供电支路断开，降低因供电支路短路而引起的损失。当检修完毕后，手动复位组件通过人工复位，继电器控制组件和远程复位组件通过主控制器发出复位指令控制该供电支路闭合，系统自动记录供电支路过流的历史记录。

如图4所示，所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，还包括DP通讯模块，所述的DP通讯模块包括DP主线、第一DP从站、第二DP从站；所述的硬盒机身安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、安全防护的信号为硬盒机I/O信号，硬盒机I/O信号均通过第一DP从站的I/O模块处理与控制器相连接通讯；所述的辅机身安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、防护开关的信号为辅机I/O信号，辅机I/O信号均通过第二DP从站的I/O模块处理与控制器相连接通讯；电柜中安装的监测机构中的子监测组件信号直接连接主控制器的I/O模块，主控制器通过DP主线与显示屏相连接。

PLC可编程控制器与子信号处理器、急停开关S组、防护开关2S组信息数据交换的采用DP通讯方式连接，DP通讯控制技术稳定有效，线路整洁且减低布线的工作量，同时又减少大量的输入、输出信号的布线材料方面的浪费。

所述的显示屏为触摸显示屏。通过触摸显示屏，可对主控制器中的信息进行便捷的输入、编辑，提升了工作人员的方便程度。

所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统还包括语音机构，所述的语音机构包括语音模块和扬声器，所述的主控制器的语音控制输出端通过语音模块连接扬声器。

在主控制器诊断室跳闸位置时，通过语音模块和扬声器对跳闸的急停开关和因短路引起供电开关组任一空开跳闸的供电支路的名称和位置信息，更加直观的提升工作人员，防止因工作人员不在显示屏前而耽误检修时间，使得在包装机发生跳闸时得到更及时的处理、检修，进一步提升检修工作人员的效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：包括用于监测直流24V供电系统中任一支路是否发生直流短路故障的监测机构、包装机中的急停开关S组、包装机中的防护开关2S组、主控制器和显示屏；所述的监测机构包括与直流24V供电系统中的支路一一对应设置的子监测组件，所述的子监测组件包括子信号处理器和电流传感器；

所述的子监测组件中的电流传感器的输出端连接子信号处理器的输入端，子信号处理器分别与主控制器相连接，急停开关S组中的每个急停开关分别串接于主控制器的输入端，防护开关2S组中每个安全防护开关的常开触点和常闭触点分别串接于主控制器的输入端；主控制器与显示屏相连接；

所述的主控制器采用PLC可编程控制器；

正常情况下，急停开关S组中的急停开关均为闭合状态，PLC可编程控制器与急停开关串接的引脚接收到高电平；当任一急停开关跳闸时为断开状态，PLC可编程控制器与该急停开关串接的引脚接收到低电平；PLC可编程控制器中储存有每个急停开关的位置及名称信息，接收到低电平后，PLC可编程控制器经过运算处理后，在显示屏上直接显示出该急停开关的位置及名称信息；

正常情况下，安全防护开关中的常开触点和常闭触点为一开一闭状态， PLC可编程控制器与该安全防护开关串接的引脚接收到电平信号后，对安全防护开关中的常开触点和常闭触点进行判断，若与预设状态有误时，则说明该安全防护开关故障；PLC可编程控制器中储存有每个安全防护开关中的位置及名称信息， PLC可编程控制器经过运算处理后，在显示屏上直接显示出该故障安全防护开关的位置及名称信息；

正常情况下PLC可编程控制器与子信号处理器连接的引脚为低电平，发生短路时对应的子信号处理器向PLC可编程控制器发送高电平信号。

2.根据权利要求1所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：所述的子监测组件包括过流警示灯和警示灯控制电路，所述的子信号处理器的警示灯信号输出端通过警示灯控制电路连接过流警示灯。

3.根据权利要求2所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：所述的过流警示灯为发光二极管。

4.根据权利要求1所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：所述的子监测组件还包括复位组件，所述的复位组件包括继电器，所述继电器控制组件的常闭触点串接于子监测组件对应的供电支路中，继电器的线圈串接于子信号处理器的线圈控制输出端。

5.根据权利要求4所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：所述的复位组件还包括手动复位组件和远程复位组件。

6.根据权利要求1所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：还包括DP通讯模块，所述的DP通讯模块包括DP主线、第一DP从站、第二DP从站；硬盒机安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、安全防护开关均通过第一DP从站与控制器相通讯连接；辅机安装的监测机构中的子监测组件、急停开关、安全防护开关均通过第二DP从站与控制器通讯连接；电柜中安装的监测机构中的子监测组件直接连接主控制器，主控制器通过DP主线与显示屏相连接。

7.根据权利要求1所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：所述的显示屏为触摸显示屏。

8.根据权利要求1所述的包装机紧急保护开关跳闸故障诊断系统，其特征在于：还包括语音机构，所述的语音机构包括语音模块和扬声器，所述的主控制器的语音控制输出端通过语音模块连接扬声器。

Images