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目录
弓I言11故障检修系统的方案设计2
1总体框架2
1输入口检修4
2输出口检修7
3CAN口检修8
4工作电源检修103动态检修11
1I/O动态检修11
2控制功能检修11
3故障树分析方法检修114故障检修设计的实现12
1具体设计思路13
致谢错误!未定义书签。
CAN是一种先进的通讯方式,最早用于汽车行业,后来被工控行业认可和推广,广泛地使用在工业自动化、等方面,可以减少大量线束和接线、并且通过总线通信模式可以进行大量数据的传输。
(2)CAN总线检修方案
CAN端口通信故障的原因包括终端电阻连接异常、通信线路短路、通信端口阻塞、CAN端口损坏等,当CAN外围设备工作正常、总线连接正常时,外围设备通过公共汽车。这些定时数据可以称为心跳数据。每个CAN外围设备对应一个特征ID地址。当发生故障时,直接表示控制器不接收任何总线心跳信号。
因此,该方法是设计一个逻辑程序来检测控制器中总线的心跳。通过接收和判断这些ID地址的数据,控制器可以识别通过CAN端口连接的外部CAN设备及其通信状态。
图11CAN口通讯状态检修流程
另外,再通过IFM控制器系统变量进行检测电阻异常(断开,阻值异常),线路异常(断开以及接反)等。
Error
DGScription
CANx_BUSOFF
CANinterfacex:Interfaceisnotonthebus
CANxERRORCOUNTERRX1)
CANinterfacex:Errorcounterreception
CANxERRORCOUNTERTX1)
CANinterfacex:Errorcountertransmission
CANx谢倒1)
CANinterfacex:ErrornumberoftheastCANtransmission:
0=noerror
wOtCANspecificationtLEC
p•
CANx_WARNING
CANinterfacex:Warningthresholdreached(>96)
ERROR2)
SetERRORbit/switchofftherelay
ERROR」。J
Grouperrorwirebreak,shortcircuit,crossfault
ERROR^POWER
Undervoltage/overvoltageerror
ERROR_TEMPERATURE
Excesstemperatureerror(>85CCinside)
TerminalvoltageerroratVBBx
CRnn32:x=0,R
CRn232:x=,4E,RELE
MVMMWWW
图12控制器CAN总线系统变量
CAN口的检修可以首先通过检修软件判断出是哪个CAN通讯出现故障;然后通过变量CAN1_ERRORCOUNTER_RX(%MB7971)和CAN1_LASTERROR(%MB7973)来区别是主控制器和电阻那头还是从控制器那头出现线路断开;如果CAN1_ERRORCOUNTER_RX(%MB7971)和CAN1_LASTERROR(%MB7973)这2个变量没有变化,就判断是从控制器那头出现线路断开;如果CAN1ERRORCOUNTERRX(%MB797)和CAN1_LASTERROR(%MB7973)这2个变量有变化,再通过断电上电来判断是电阻断开还是主控制器的CAN线路那头断开。当出现CAN_BUSOFF及CAN_LASTERR0R=5时,该线路存在严重故障,如短路等。
4工作电源检修
为保证控制系统的正常运行,必须保证电源的正常稳定。通常,电源故障主要是由电路故障和蓄电池电压缺乏引起的。控制器的电源连接可以通过控制器本身的系统变量来判断,以IFM的CR0032控制器为例:
(1)通过系统变量VBBR电压(%IW37)
vbbrreIais-oItage(IW39)和vbbrreIais-oItage(IW39)的变化可以确定01号电源点的故障;可以通过系统变量vbbo-oItage(IW36)和vbbesreIais电压(IW38)的变化来确定19号电源点的故障;(2)系统变量CLAMP75-0LTAGE(%IW35)可用于确定电源点32的故障。
10
控制器工作电源诊断
电源引脚
电压盘
状态
说明
24V
红灯代表电源断开;绿灯代表电源正常!
P230020VB9S
24V
wJ
P0B0020VBBG
24V
•
PO1UO32VbW
24V
©
24V
P320032VB815
?1V
图13工作电源检修界面图
11
i主监控|
。回.
3动态检修
1I/O动态检修
由于输入信号在静态时通过强制输出信号进行检修的方式实现,在针对某些输入变量需要进行动态检修,在设备执行与该线路相关的动作时,实时的读取输入通道的数据,进行合理化的分析,从而读出故障检修结果
2控制功能检修
控制功能检修有“启动检修”和“重新检修”两中开启模式,在显示屏中实现,检测出的故障用代码来表示,由于功能性的检修和实际工况中的输入输出相关联的事件是管理的,因此可以分为输入类型和输出类型两种。
输入类型主要有两个方面,一个是启动该功能的必要条件,只需判断是否有信号即可,如果没有,显示提示信息;另外一个是动态变化的输入信号,需要判断变量的变化规那么是否正常,如果不是,提示相关信息。
输出类型只需判断端口有信号输出后,读取的反应信号或者与之相关的系统变量进行检修即可,如果没有,提示相关信息。
3故障树分析方法检修
一些相对繁杂的故障,因为存在系统多变,现场环境复杂,检测工具医乏,技能缺乏等诸多原因在相对较短的时间内很难很快发现问题所在。因此故障树的建立就显得很重要,在控制器中将泵送机械可能发生的故障现象和故障征兆以代码形式存在故障事件库中,并将这些故障进行自上而下的分析,逐级分解,直至11罗列所有可能导致这些故障的最基本原因,将这些基本原因以代码形式建立代码库,简要提示信息在显示屏上存储。要运行故障树检修时,程序会依照故障树逻辑自动建立分析图,控制器系统会通过程序自上而下地进行逐层细化分解并进行验证,自动筛选寻基本原因,这种检修方式对泵送机械现场故障分析有很强的实用价值。
根据故障树分析本身独有的优势,再结合工业控制器强大的分析能力,故障树分析法在泵送机械得到有效运行,成为检修过程和检修应用中非常适用和受欢迎的分析方法。
本节运用故障树法对泵“泵送无法启动”的故障进行分析。在故障树的构造时,将这个故障列为顶部事件,系统中能够导致事件发生的所有原因都构成次级事件,由演绎分析法找出引起次级事件的各种可能,逐层分析,直到建立完故障树的最底层事件为止。
以“泵送无法启动”为顶节点事件,根据故障库信息和相关知识库设定五个分系统节点,即系统有停机信号、泵送开关无信号、排量开关无信号、转速达不到规定值,电磁阀不动作。五者只要只要出现其中一个,泵送动作将无法实现,所以用“或”门将它们与顶事件去相关联,构建故障树的二级节点,接着将二级节点的可能故障又罗列构建为故障树三级节点,个别三级节点还需再往下再建节点,最终建立的故障树如图14所示。
图14“泵送无法启动“故障树
4故障检修设计的实现12
故障检修系统显示屏页面嵌套在现有显示屏界面中,也可PDA读取。共分三个局部:W开机检修的显示界面(2)实时报警界面(3)主动检修界面
1具体设计思路
开机检修显示界面的设计:
系统开机时,控制器将完成系统的初始状态的检测,利用显示屏启动需要一定的时间,在这段时间内控制器己可以完成初始化检修。控制器在进行外部器件的检修时完成与其相连接的线路的通断检修,但显示屏需分为两个显示局部:①常规的通断检修,显示需要且可以检修通断的线路状态,称为初始化故障检修;②显示未处于复位状态的外部操作性线路的通断(如开关类等),称为初始化状态检修,(添加控制器本身状态的检测,需测试)。
界面内容基本与单纯的输入输出类监控相似,考虑程序的通用性,页面的设计中将包含最全的检修信息量。初始化故障检修页面标题初步拟为“初始化故障检修”,显示的初始状态最多包括几种状态:断路/未检(线路通断路)、通路(线路通断路)、正常(线路在通路状态下检测是否正常)、异常(线路在通路状态下检测是否存在异常,如短路、接触不良等),适用于所有t。点的状态显示。采用三种状态,红色一断开/未检;橙色一异常,蓝色一正常;触发方式为:控制器对每一个to的检修分配两个检修标志:通/断标志,用1代表,正/异常标志,用2代表。如果1为faIse触发断开/未检;如果1为true2为faIse触发异常;如果1为true2为true触发正常,只有当1为true时,才检修。
初始化状态检修页面标题初步拟为“初始化状态检修,显示的内容将以开关为单位,显示可能出现的所有状态,如:泵送开关,将显示其处于正泵或反泵,还是复位状态。
显示屏进入显示页面时,控制器己完成上电检修工程,将直接进入“初始化状态检修”。页面的停留采取:一段时间自动跳转,可强制跳出。可在主监控页面中查看“初始化故障检修”及“初始化状态检修,页面。
(2)实时报警
通过控制软件实时触发报警信息提示。
(3)主动检修页面
主动检修菜单页包括三个菜单项选择项:“静态检修”,“动态检修”,“CAN13
通讯检修”。具体的页面设计将按以上三个菜单项选择项展开设计。
静态检修:进入此类检修页面之前要求熄火,会有相应的提示信息显示。进入页面后,屏蔽控制器工作状态下输入输出。静态检修分三个局部:输入点检修;输出点的检修;按功能相关的检修。
动态检修:此检修模式处于控制器普通工作状态下。动态检修分为两个局部:需要在工作状态下,或者需要设备进行某些动作时才可检修的输入输出点;功能逻辑的检修。
说明:静态下的功能相关检修,不牵系逻辑关系,仅检测与某项功能相关的所有输入输出点状态。动态下的功能检修,在运行该项功能时,根据逻辑进行一些故障判断,或提示信息。
检修页面的分配见图15所示。
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系统运行I监控页面
I
系统运行I监控页面
I
I
图15检修页面设计结构图
关于故障提示信息的显示方式:
协议定义方式,各种可能出现的故障以编码的方式建立结构体。考虑到发送的实时性,及通讯的设计,为每一个故障代码分配一个bool型地址。
按三个大功能块设计三个菜单。在主控制器的程序设计中,尽量以较小的子功能为模块进行设计,显示屏中根据实际情况(该功能的复杂程序,故障的多少,15
或者两个子功能具有很强的联系)安排页面的设计。
每个功能检修页面中,均分配“启动检修”及“重新检修”两个按钮。二者均可以触发检修程序。在按下这两个按钮时,显示屏将首先判断是否满足启动检修的条件,如果不满足,将触发相应的提示信息。检修过程结束时,将显示检修完毕。各种故障的显示采用,接收到一个故障,就显示一个故障,按出现故障的先后顺序进行显示。退出检修页面时,也将结束此次检修。各次故障检修结果不做保存。采用表格的方式对故障信息进行排版。
以下为基于IFM公司的CR9211显示屏设计的局部故障检修页面(1)开机模式检修页面
(1)开机模式检修页面
图16开机检修页面
(2)静态模式检修页面
图17静态模式检修页面
(3)动态模式检修页面16