CN110058581B - 一种数字量电气软故障诊断装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字量电气软故障诊断装置及其应用方法,包括DC24V电源模块、PLC、触摸屏、数字信号检测电路,所述DC24V电源模块连接触摸屏电源端,PLC的通讯串口与触摸屏通讯串口相接,所述PLC的输入端与数字信号检测电路输出端相接,本发明提供一种数字量电气软故障诊断装置及其应用方法,可实现对非周期性断路故障的快速捕捉与识别,本装置应用灵活简单、实用性强。
Description
技术领域
本发明属于电气故障检测技术领域,具体涉及一种数字量电气软故障诊断装置及其应用方法。
背景技术
随着现代科学技术的迅猛发展,工业控制系统逐步走向自动化、智能化、大型化;新技术、新工艺、新设备、不断涌现,要求一线员工不断地更新科学知识和提高技术水平,以适应社会经济发展的需要。
PLC集中控制在实际生产中大量应用,电气控制现场基本通过上位机全程监控,在人们看来现场所有故障信号都可以实时监控,只要现场有任何故障上位机都可以显示,现场维修电工只要按照故障信息去更换元器件就可以排除故障,根本没有多高技术含量;其实不然,虽然大部分故障信息能实现全程监控,但是基本都是些综合性故障信息,只能给一线维修电工在处理故障时一个参考而已,现场控制柜给上位机传输一个综合型故障信息时,柜内很多电气原件辅助触点接触不良、端子排接线松动、现场控制电缆老化破皮或长期震动摩擦等,都有可能是此类故障的“元凶”,故障信息一直存在还好处理,可以按照控制原理逐步推理查找,最最麻烦的就是:设备运行中突然停机且上位机显示“某某”设备跳闸信息,停机后又自动恢复正常,重启后运行正常不定期又出现上述现象;还有就是设备运行时突然出现保护控制线路小型断路器跳闸,现场测量又无断路现象,试送电又合闸正常,设备重新运行又不定期故障现象重复,这就是维修电工最为头疼的电气软故障;地面生产系统出现此类故障时每次试车启停全线至少需要40-50分钟,故障如不能彻底排除的话,可能来回试车几次就造成一个或几个班不能正常生产,这样既给正常的生产组织带来很大的麻烦,又因来回试车对大型设备造成冲击损伤。
对于工业控制系统的非周期性(时有时无)电气信号故障来说,至今没有有效的方法进行监测、锁定,仍然是电气控制系统故障排除中的难点;目前对于排除非周期性电气信号故障还主要依靠经验法,不能实现人人推广,同时存在检修效率低下;逐一排查法主要的缺点就是检修工作量大,检修效率低下,既耽误生产又给设备增加损伤;不能实现快速诊断故障的目的。
根据电气信号传输形式,可将电气信号故障分为数字量信号故障和模拟量信号故障两大类;本申请针对数字量信号故障“数字量信号即为开关量信号的不定期开路性故障”;本申请人经多年潜心研究,结合十几年实际工作经验,设计了针对查找此类电气软故障的有效装置,可实现对非周期性断路故障的快速捕捉与识别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字量电气软故障诊断装置及其应用方法,可实现对非周期性断路故障的快速捕捉与识别,本装置应用灵活简单、实用性强。
本发明采用的技术方案如下:一种数字量电气软故障诊断装置,包括DC24V电源模块、PLC、触摸屏、数字信号检测电路,所述DC24V电源模块输入端分别连接现场AC220V交流电上N线与L线,所述触摸屏电源端的V-与DC24V电源模块输出端24V-连接,触摸屏的电源端V+与DC24V电源模块输出端24V+连接,所述触摸屏通讯串口通过通讯电缆与PLC的通讯串口相接;所述PLC的输入端与数字信号检测电路输出端相接,PLC上PE端子接地,PLC上M-端子连接1M端子;
所述数字信号检测电路包括隔离继电器K1-Kn、可调电阻R1-Rn、数字故障输入接口Q1-Qn、COM数字故障输入接口,所述隔离继电器Kn辅助常开触点的一端为数字信号检测电路输出端,与PLC输入端相接,隔离继电器Kn辅助常开触点另一端串联在一起接入PLC上L+端子,隔离继电器Kn线圈回路端子A1接入可调电阻Rn的一端,所述可调电阻Rn用于抑制待测电路所产生的感应电压,调整隔离继电器Kn的动作灵敏程度,可调电阻另一端与数字故障输入接口Qn相连,所述数字故障输入接口Qn用于连接外界待测电路,隔离继电器Kn线圈回路端子A2接入COM数字故障输入接口,外界的待测电路的正极接入数字故障输入接口Qn,外界的待测电路的负极接入COM数字故障输入接口,本装置即可对待测电路进行监测,PLC接收到信号并通过程序进行故障点锁定、记录;
所述触摸屏用于查找所检测到的故障信息,对出现的故障点进行精准定位并开展维修工作。
进一步,所述数字信号检测电路设有8条,分别为电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6、电路7、电路8(即n=8),所述电路1依次设有隔离继电器K1、可调电阻R1、数字故障输入接口 Q1,其余电路2-8与电路1连接方式完全相同,隔离继电器K1-Kn线圈回路端子A2串联到一起,接入COM数字故障输入接口。
进一步,所述PLC选用西门子S7-200 PLC,所述触摸屏选用昆仑通态触摸屏,隔离继电器选用施耐德RXM2LB2BD,所述DC24V电源模块选用德力西SA5024,所述可调电阻选用Risym P-503 精密可调电阻。
本装置的应用方法,包括如下步骤:
(1) 检测故障时,根据信号的不同电压等级,选用相应电压等级的隔离继电器,例如检验24V左右电路时,需更换电压等级为24V的隔离继电器,PLC输入端可由PLC本体电源直接供电,也可由外接24V直流电源模块供电;当检验220V左右电路时,需更换电压等级为220V的隔离继电器,PLC上外接220V的L端子连接AC220V交流电上L线,PLC上外接220V的N端子连接AC220V交流电上N线;
(2) 将现场220V交流电源接入数字量电气软故障诊断装置的DC24V电源模块模块,为本装置供电;
(3) 将现场待检测电路的公共端N接入COM数字故障输入接口,将并联的待测支路电路分别连接数字故障输入接口Q1-Qn;
(4) 开启本装置,根据感应电压大小调节可调电阻的阻值,具体调节方法为:接入信号端后,让隔离继电器处于吸和状态,然后逐渐增加可调电阻阻值,使得隔离继电器刚好释放,再反方向调整可调电阻减小1K左右电阻阻值,调至隔离继电器刚好吸合,从而消除感应电压对隔离继电器灵敏度的影响;本装置持续对待测电路进行在线监测;
(5) 当待测支路电路中出现不定期断路性软故障,隔离继电器K1线圈瞬间失电后再得电,失电时隔离继电器K1辅助常开触点立即断开,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,并将信息存储到相应的存储区;隔离继电器K1线圈再次得到工作电压时,隔离继电器K1立即吸合,即隔离继电器K1辅助常开触点闭合,装置又开始正常工作;
(6) 维修人员通过触摸屏查找所检测到的待测支路电路出现过的故障信息,对出现的故障点进行精准定位,并对待测支路电路上元器件进行更换维修。
本发明的有益效果在于:本装置提供一种数字量电气软故障诊断装置,现场应用时,将现场待检测电路的公共端N接入COM数字故障输入接口,将并联的待测支路电路分别连接数字故障输入接口Q1-Qn,本装置即可对待测电路进行监测,PLC接收到信号并通过程序进行故障点锁定、记录,能快速准确地解决系统电气设备出现的各类不定期断路性软故障排除困难问题,尤其在由多个设备组成的系统中,能够在第一时间准确获得在线监测数据,该装置设计方案合理,电路简单、自身功耗小、可靠性高,适用于各类故障设备的在线监测与故障点的锁定,同以往经验法与逐一排查法相比,彰显出巨大优点与优势,极大的缩短了检修工作时间与检修工作量,同时该装置对排除复杂隐匿的故障有它无可比拟的优势,范围从大到小逐级检测,检测故障方便快捷,而且可以做到无人值守,连接完毕后,设备正常运行时只要开启本装置就可以离开现场,直至下次故障出现就能准确锁定故障点,为生产系统平稳连续性起到了重要的保障。
附图说明
图1为数字量电气软故障诊断装置的部件连接结构示意图。
图2为数字信号检测电路的电路连接示意图。
图3为待检测电路供电电压为220V时PLC接线示意图。
图4为本发明实施例的数字信号检测电路的电路连接示意图。
具体实施方式
以下为本发明的较佳实施方式,但并不因此而限定本发明的保护范围。
一种数字量电气软故障诊断装置,包括DC24V电源模块、PLC、触摸屏、数字信号检测电路,如图1所示,所述DC24V电源模块输入端分别连接现场AC220V交流电上N线与L线,所述触摸屏电源端的V-与DC24V电源模块输出端24V-连接,触摸屏的电源端V+与DC24V电源模块输出端24V+连接,所述触摸屏通讯串口通过通讯电缆与PLC的通讯串口相接;如图2所示,所述PLC的输入端与数字信号检测电路输出端相接,PLC上PE端子接地,PLC上M-端子连接1M端子;
如图2所示,所述数字信号检测电路包括隔离继电器K1-Kn、可调电阻R1-Rn、数字故障输入接口Q1-Qn、COM数字故障输入接口,所述隔离继电器Kn辅助常开触点的一端为数字信号检测电路输出端,与PLC输入端相接,隔离继电器Kn辅助常开触点另一端串联在一起接入PLC上L+端子,隔离继电器Kn线圈回路端子A1接入可调电阻Rn的一端,由于待测信号受外界磁场影响会产生感应电压,将会出现隔离继电器Kn没达到额定电压值而吸合的情况,将可调电阻Rn的阻值调整至合适的阻值,消除电气原件间产生的感应电压,隔离继电器Kn的反应速度更加敏捷,当电路瞬时断开并立即恢复时,隔离继电器Kn可立即做出反应,避免出现电路瞬时断开并立即恢复隔离继电器Kn无法做出反应的状况,可调电阻Rn另一端与数字故障输入接口Qn相连,所述数字故障输入接口Qn用于连接外界待测电路,隔离继电器Kn线圈回路端子A2接入COM数字故障输入接口,当外界的待测电路的两端分别接入数字故障输入接口Qn与COM数字故障输入接口,隔离继电器线圈得电,隔离继电器常开触点闭合,当待检电路控制信号瞬时断开并立即恢复时,由于隔离继电器线圈瞬间失电,隔离继电器辅助常开触点立即断开,隔离继电器线圈又得到工作电压时,隔离继电器立即吸合,所述隔离继电器常开触点闭合,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,并将信息内容存储到相应的存储区;
所述触摸屏用于查找所检测到的故障信息,对出现的故障点进行精准定位并开展维修工作。
进一步,所述数字信号检测电路设有8条,分别为电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6、电路7、电路8(即n=8),所述电路1依次设有隔离继电器K1、可调电阻R1、数字故障输入接口 Q1,其余电路2-8与电路1连接方式完全相同,隔离继电器K1-Kn线圈回路端子A2串联到一起,接入COM数字故障输入接口;本装置可同时监测8条电路,其中任一条电路出现断路性软故障,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,为修理人员准确定位故障电路,并进行修理。
进一步,所述PLC选用西门子S7-200 PLC,所述触摸屏选用昆仑通态触摸屏,隔离继电器选用施耐德RXM2LB2BD,所述DC24V电源模块选用德力西SA5024,所述可调电阻选用Risym P-503 精密可调电阻。
本装置的应用方法,包括如下步骤:
(1) 检测故障时,根据信号的不同电压等级,选用相应电压等级的隔离继电器,例如检验24V左右电路时,需更换电压等级为24V的隔离继电器,PLC输入端可由PLC本体电源直接供电,也可由外接24V直流电源模块供电;如图3所示,当检验220V左右电路时,需更换电压等级为220V的隔离继电器,PLC上外接220V的L端子连接AC220V交流电上L线,PLC上外接220V的N端子连接AC220V交流电上N线;
(2) 将现场220V交流电源接入数字量电气软故障诊断装置的DC24V电源模块模块,为本装置供电;
(3) 如图4所示,将现场待检测电路的公共端N接入COM数字故障输入接口,将并联的待测支路电路分别连接数字故障输入接口Q1-Qn;
(4) 开启本装置,根据感应电压大小调节可调电阻的阻值,具体调节方法为:接入信号端后,让隔离继电器处于吸和状态,然后逐渐增加可调电阻阻值,使得隔离继电器刚好释放,再反方向调整可调电阻减小1K左右电阻阻值,调至隔离继电器刚好吸合,从而消除感应电压对隔离继电器灵敏度的影响;本装置持续对待测电路进行在线监测;
(5) 当待测支路电路中出现不定期断路性软故障,隔离继电器K1线圈瞬间失电后再得电,失电时隔离继电器K1辅助常开触点立即断开,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,并将信息存储到相应的存储区;隔离继电器K1线圈再次得到工作电压时,隔离继电器K1立即吸合,即隔离继电器K1辅助常开触点闭合,装置又开始正常工作;
(6) 维修人员通过触摸屏查找所检测到的待测支路电路出现过的故障信息,对出现的故障点进行精准定位,并对待测支路电路上元器件进行更换维修。
实施例1
如图4所示,现有220V供电的4条待检测电路,应用本装置对其进行电气软故障检测,具体步骤如下:
(1) 将本装置的隔离继电器更换为电压等级为220V的隔离继电器;
(2) 将现场220V交流电源接入数字量电气软故障诊断装置的DC24V电源模块模块,为本装置供电;
(3) 如图3所示,PLC上外接220V的L端子连接AC220V交流电上L线,PLC上外接220V的N端子连接AC220V交流电上N线,为PLC供电;
(4) 如图4所示,将现场待检测电路的公共端N接入COM数字故障输入接口,将并联的4条待测支路电路分别连接数字故障输入接口Q1、Q2、Q3、Q4;
(5) 开启本装置,根据感应电压大小调节可调电阻的阻值,具体调节方法为:接入信号端后,让隔离继电器处于吸和状态,然后逐渐增加可调电阻阻值,使得隔离继电器刚好释放,再反方向调整可调电阻减小1K左右电阻阻值,调至隔离继电器刚好吸合,从而消除感应电压对隔离继电器灵敏度的影响;本装置持续对待测电路进行在线监测;
(6) 当待测支路电路1中出现不定期断路性软故障,隔离继电器K1线圈瞬间失电后再得电,失电时隔离继电器K1辅助常开触点立即断开,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,并将信息存储到相应的存储区;隔离继电器K1线圈再次得到工作电压时,隔离继电器K1立即吸合,即隔离继电器K1辅助常开触点闭合,装置又开始正常工作;
(7) 维修人员通过触摸屏查找所检测到的待测支路电路1出现过的故障信息,对出现的故障点进行精准定位,并对待测支路电路1上元器件进行更换维修。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种数字量电气软故障诊断装置,包括DC24V电源模块、PLC、触摸屏、数字信号检测电路,其特征在于:所述DC24V电源模块输入端分别连接现场AC220V交流电上N线与L线,所述触摸屏电源端的V-与DC24V电源模块输出端24V-连接,触摸屏的电源端V+与DC24V电源模块输出端24V+连接,所述触摸屏通讯串口通过通讯电缆与PLC的通讯串口相接;所述PLC的输入端与数字信号检测电路输出端相接,PLC上PE端子接地,PLC上M-端子连接1M端子;
所述数字信号检测电路包括隔离继电器K1-Kn、可调电阻R1-Rn、数字故障输入接口Q1-Qn、COM数字故障输入接口,所述隔离继电器Kn辅助常开触点的一端为数字信号检测电路输出端,与PLC输入端相接,隔离继电器Kn辅助常开触点另一端串联在一起接入PLC上L+端子,隔离继电器Kn线圈回路端子A1接入可调电阻Rn的一端,所述可调电阻Rn用于抑制待测电路所产生的感应电压,调整隔离继电器Kn的动作灵敏程度,可调电阻另一端与数字故障输入接口Qn相连,所述数字故障输入接口Qn用于连接外界待测电路,隔离继电器Kn线圈回路端子A2接入COM数字故障输入接口,外界的待测电路的正极接入数字故障输入接口Qn,外界的待测电路的负极接入COM数字故障输入接口,本装置即可对待测电路进行监测,PLC接收到信号并通过程序进行故障点锁定、记录;
所述触摸屏用于查找所检测到的故障信息,对出现的故障点进行精准定位并开展维修工作;
所述数字信号检测电路设有8条,分别为电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6、电路7、电路8,所述电路1依次设有隔离继电器K1、可调电阻R1、数字故障输入接口 Q1,其余电路2-8与电路1连接方式完全相同,隔离继电器K1-Kn线圈回路端子A2串联到一起,接入COM数字故障输入接口;
所述PLC选用西门子S7-200 PLC,所述触摸屏选用昆仑通态触摸屏,隔离继电器选用施耐德RXM2LB2BD,所述DC24V电源模块选用德力西SA5024,所述可调电阻选用Risym P-503精密可调电阻。
2.一种利用权利要求1所述装置的应用方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)检测故障时,根据信号的不同电压等级,选用相应电压等级的隔离继电器;
(2)将现场220V交流电源接入数字量电气软故障诊断装置的DC24V电源模块模块,为本装置供电;
(3)将现场待检测电路的公共端N接入COM数字故障输入接口,将并联的待测支路电路分别连接数字故障输入接口Q1-Qn;
(4)开启本装置,根据感应电压大小调节可调电阻的阻值,具体调节方法为:接入信号端后,让隔离继电器处于吸和状态,然后逐渐增加可调电阻阻值,使得隔离继电器刚好释放,再反方向调整可调电阻减小1K左右电阻阻值,调至隔离继电器刚好吸合,从而消除感应电压对隔离继电器灵敏度的影响;本装置持续对待测电路进行在线监测;
(5)当待测支路电路中出现不定期断路性软故障,隔离继电器K1线圈瞬间失电后再得电,失电时隔离继电器K1辅助常开触点立即断开,PLC接收到掉电信号并通过数字故障信号处理程序判断锁定故障电路,并将信息存储到相应的存储区;隔离继电器K1线圈再次得到工作电压时,隔离继电器K1立即吸合,即隔离继电器K1辅助常开触点闭合,装置又开始正常工作;
(6)维修人员通过触摸屏查找所检测到的待测支路电路出现过的故障信息,对出现的故障点进行精准定位,并对待测支路电路上元器件进行更换维修。
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