利用PLC設(shè)計(jì)故障診斷系統(tǒng)

　　(2) 多次故障事件的記錄

　　由于系統(tǒng)實(shí)際長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)多次故障，為了檢修和維護(hù)方便，還需要plc能夠?qū)⒍啻喂收鲜录涗浵聛?lái)。omronc200h型plc的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)(dm區(qū))可以間接尋址，利用這一點(diǎn)，可以在dm區(qū)劃出一定的區(qū)域，用來(lái)記錄每次故障事件，包括故障類(lèi)型和事件發(fā)生的時(shí)間(日期，小時(shí)，分鐘，秒)。這一段dm區(qū)域可以循環(huán)記錄，實(shí)際使用中記錄了最后50次故障的情況，這些記錄是系統(tǒng)運(yùn)行的重要資料，方便了運(yùn)行人員了解設(shè)備情況，對(duì)其進(jìn)行檢修和維護(hù)。

　　(3) 模擬量故障的診斷

　　對(duì)于模擬量信號(hào)例如犁煤車(chē)，給煤車(chē)電機(jī)電流的故障診斷，首先利用模擬量模塊，接收來(lái)自電流變送器的模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后與整定值或系統(tǒng)允許的極限值比較，若在允許范圍之內(nèi)則表明對(duì)應(yīng)的設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，如果實(shí)際值接近或達(dá)到極限值，則為不正常狀態(tài)。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)變化范圍確定。

　　(4) 各種故障信息的串行通信

　　上位機(jī)通過(guò)串行通訊及時(shí)讀取plc的內(nèi)部寄存器區(qū)的各種故障信息。利用plc的rs232通信接口，可與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行hostlink方式串行通信。通信時(shí)，上位計(jì)算機(jī)首先向plc發(fā)出一幀命令幀，包括操作命令、寄存器類(lèi)型、起始地址與要讀取的寄存區(qū)數(shù)目等。plc收到命令幀后會(huì)做出響應(yīng)，如果沒(méi)有錯(cuò)誤則向上位計(jì)算機(jī)發(fā)出響應(yīng)幀，響應(yīng)幀中包含了上位機(jī)需要查詢(xún)的寄存器值。

　　上位計(jì)算機(jī)通過(guò)讀取數(shù)據(jù)寄存區(qū)的值來(lái)獲取當(dāng)前plc的工作狀況，同時(shí)上位計(jì)算機(jī)對(duì)plc的控制也可通過(guò)對(duì)該區(qū)的寫(xiě)操作來(lái)完成。具體的通信實(shí)現(xiàn)可以參考相關(guān)資料，這里不作詳細(xì)論述。

　　4 借鑒專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)故障結(jié)構(gòu)的層次性為故障診斷提供了一個(gè)清晰的層次模型，可以利用基于模型的故障樹(shù)法。但是在進(jìn)行比較詳盡的故障診斷以及系統(tǒng)故障存在耦合時(shí)，僅僅使用故障樹(shù)法是不夠的，必須借鑒專(zhuān)家系統(tǒng)的方法。

　　(1) 面向?qū)ο蟮摹爸R(shí)對(duì)象”， 大大提高了故障診斷的推理效率

　　在傳統(tǒng)的專(zhuān)家系統(tǒng)中，知識(shí)被組織成知識(shí)庫(kù)的形式，推理機(jī)進(jìn)行推理時(shí)，要從知識(shí)庫(kù)表示的所有空間中搜索所需的知識(shí)。這種方法有搜索空間大，推理效率低的缺點(diǎn)。“知識(shí)對(duì)象”的概念可以解決這一問(wèn)題。“知識(shí)對(duì)象”是一個(gè)邏輯概念，它利用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ瑢⒅R(shí)源和黑板都表達(dá)為對(duì)象，在知識(shí)對(duì)象的內(nèi)部封裝了專(zhuān)家系統(tǒng)和推理機(jī)、解釋器。當(dāng)相應(yīng)的知識(shí)對(duì)象被激活后，就在對(duì)象內(nèi)部進(jìn)行推理，大大提高了推理效率。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況和故障推理的過(guò)程，在這里知識(shí)對(duì)象被具體化為故障節(jié)點(diǎn)。故障節(jié)點(diǎn)是進(jìn)行診斷推理的基本單位，診斷信息在故障節(jié)點(diǎn)間層層傳遞，故障節(jié)點(diǎn)內(nèi)部利用這些信息進(jìn)行推理并最終確定故障原因。

　　圖3為系統(tǒng)部分故障節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)。圖3可以看出，故障節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上以虛線為分界線分為兩個(gè)部分。上一部分層次清晰，在這一部分可以采用基于故障模型的故障樹(shù)方法;下一部分由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耦合性較強(qiáng)，構(gòu)造模型困難，可采用專(zhuān)家系統(tǒng)的推導(dǎo)方法。

　　故障節(jié)點(diǎn)呈網(wǎng)狀分布，1個(gè)節(jié)點(diǎn)可能有1個(gè)或多個(gè)父節(jié)點(diǎn)，也可能有1個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)。子節(jié)點(diǎn)和父節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系由故障層次和子節(jié)點(diǎn)故障層次來(lái)表示。如節(jié)點(diǎn)1的子節(jié)點(diǎn)故障層次為1，而節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3的故障層次為1，則節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3是節(jié)點(diǎn)1的子節(jié)點(diǎn)。故障層次和子節(jié)點(diǎn)故障層次不僅指明了故障節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的層次，而且也隱含了推理規(guī)則。

　　(2) 對(duì)象類(lèi)型與推理節(jié)點(diǎn)

　　對(duì)象類(lèi)型表示該故障節(jié)點(diǎn)在故障推理中的作用，它可分為3類(lèi)：根節(jié)點(diǎn)，葉節(jié)點(diǎn)，推理節(jié)點(diǎn)。根節(jié)點(diǎn)的故障由它的子節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生，應(yīng)到其子節(jié)點(diǎn)中去繼續(xù)推理。葉節(jié)點(diǎn)是底層故障。葉節(jié)點(diǎn)沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)。推理節(jié)點(diǎn)是故障診斷規(guī)則最為集中的節(jié)點(diǎn)，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)可以視為推理節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，它為推理節(jié)點(diǎn)的推理過(guò)程提供相關(guān)的信息。我們?cè)谕评砉?jié)點(diǎn)并不是判斷該節(jié)點(diǎn)是否存在故障，而是利用推理節(jié)點(diǎn)封裝的規(guī)則庫(kù)與推理機(jī)，結(jié)合檢測(cè)節(jié)點(diǎn)提供的信息進(jìn)行故障推理，找出故障原因。

　　(3) 故障節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)方式

　　地址段是節(jié)點(diǎn)的位置(本系統(tǒng)中是plc中的寄存器)。數(shù)據(jù)段根據(jù)用戶(hù)的需要可以為一個(gè)或幾個(gè)，數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)的定義與節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)有關(guān)。檢測(cè)方式表明在該節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行何種操作。主程序根據(jù)故障節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)方式選取相應(yīng)的處理函數(shù)。該函數(shù)是檢測(cè)手段與推理規(guī)則的結(jié)合，故可稱(chēng)之為檢測(cè)/推理函數(shù)。一方面它可以檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)本身的狀態(tài)，另一方面使用推理機(jī)制進(jìn)一步推斷故障原因。性質(zhì)類(lèi)似的節(jié)點(diǎn)使用相同的檢測(cè)/推理函數(shù)，利用地址段和數(shù)據(jù)段中的值加以區(qū)別。

　　(4) 各節(jié)點(diǎn)的注釋段要有相應(yīng)幫助信息

　　各節(jié)點(diǎn)的注釋段不僅能記錄故障的原因和維修方法，還可以記錄其他的幫助信息。有時(shí)因系統(tǒng)的檢測(cè)手段不完備，或規(guī)則不完全，推導(dǎo)過(guò)程要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)。這時(shí)候如果節(jié)點(diǎn)的注釋段中有相應(yīng)幫助信息，可以給用戶(hù)以提示或指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行操作，使推理能順利進(jìn)行。

　　本系統(tǒng)的故障診斷通過(guò)在上位計(jì)算機(jī)上用vc6.0開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，集成在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中。在運(yùn)行中給操作人員提示，指導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行操作，了解設(shè)備狀態(tài)，判斷故障發(fā)生原因，并可給出相應(yīng)的維修建議。用戶(hù)也可以對(duì)故障診斷進(jìn)行指導(dǎo)和修正。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　按以上故障診斷原理構(gòu)造的故障診斷系統(tǒng)在火電廠輸煤plc控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，故障診斷系統(tǒng)能準(zhǔn)確而迅速地判斷出故障的原因，方便運(yùn)行人員維護(hù)和檢修，大大地提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能化水平。這種設(shè)計(jì)對(duì)類(lèi)似的工業(yè)控制系統(tǒng)提供了一定的參考。