关键词：自动系统，PLC，常见故障
前言：
在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、粉尘、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从工业革命以后，人力劳动逐渐从繁重的工作中解放出来，特别是近几年工业自动化技术飞速发展，使原来需要多人完成的工作被机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业自动化装备取代。这样不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。
随着仪器设备的全自动化程度越来越高，维护人员对故障的处理能力也应该有所增强。但有些故障原因很难被发现，是维护人员对这些故障束手无策，本文主要针对莫托曼系统容易出故障点位进行分析，通过对可编程控制器内程序的修改，使故障点位能够很快的突显出来，在现场增加了声光报警系统，并在主控台计算机的Wincc界面上显示报警信息，以供维护人员准确判断故障点位，有针对性的进行处理。
二、样杯超时报警程序设计
试样运输在整个莫托曼系统中起着重要作用，缩短了冶炼成分的分析时间，提高了冶炼分析的分析精度，排除了人为因素对分析时间、分析精度的影响，提高了炼钢、炼铁生产效率，降低人力成本，为炼钢、炼铁生产工艺的优化提供了高效、准确的保障，提高了企业的整体影响力。
整套莫托曼系统共包含3个转盘，分别为人工工位1（铁区）、中转盘、人工工位2（钢区），机械手依据试样样号将炼钢现场发送过来的样品运输到各自对应的位置进行分析，有些试样会通过转盘进行传递或存储，转盘上分布着不同的样杯，用来传递和储存试样，转盘上有四个接近开关确定此处是否有样杯存在。
在设备运行中，由于各种原因导致样杯检测信号无法返回PLC，如操作人员忘记放样杯或样杯倾斜、接近开关位置偏移或损坏等，此时没有报警信息，机械手停留在原点位置等待所有动作条件满足了才去搬运试样，主控台Wincc监控画面上也没有显示报警信息，这样对维护人员处理故障带来了很大困难：没有故障信息、涉及的设备较多确认状态较困难、维护人员不固定等。此时处理故障只能观察设备状态，通过经验判断故障点位，对于新维护人员困难将更大。每一种样品的分析时间都是固定的，如长时间无法处理故障将影响样品分析时间，造成炼钢现场降拉速或断浇事故。为此通过对PLC程序及现场设备进行分析，决定添加超时报警程序，并利用现有的设备和Wincc画面实现报警提示，在不增加设备的情况下，解决了设备疑难问题。
在PLC程序中找到人工位样盒检测程序段，当中转盘无样杯时M500.0为低电平，添加超时报警程序，当M500.0为低电平时定时器T83接通延时，5秒后M500.7输出高电平，同时M500.0的常开点和机械手的复位按钮作为定时器的复位信号，当检测到有样杯时及时复位报警信号。再利用设备自带的声光报警灯进行报警，通知工作人员及时处理问题，报警程序如图1所示。
因为化验室莫托曼系统工作人员较少且大部分时间都在主控台附近，所以可能观察不到设备上的声光报警。主控台上有MOTOMAN系统的Wincc监控画面，如果我们能在Wincc监控画面增加无样杯报警显示，将能很好的给出提示。
接着我们对监控画面进行编辑，首先在WINCC的变量管理里面增加RG1WYB变量，其次编辑WINCC画面，选中转盘的框图，右键选择对象属性，连接变量选择对应的报警变量，设置当变量为1时，框图闪烁红色。按照此方法将3个转盘的程序及画面全部进行更改。
最后，我们来验证设计结果，我们将人工工位1的样杯拿走，四个接近开关都没有信号返回，在PLC程序中监控M500.0为低电平，定时器T83开始计数，5秒后设备上的声光报警器发出报警，观察主控台的WINCC监控画面该转盘开始闪烁红色，点击复位按钮，报警消除。
三、试样超时报警程序设计
现场发来的试样有时需要手动分析或手动注册到自动系统，此时试样会被机械手送到人工位，在试样放入人工位的同时会有两对光栅检测试样下落情况。但是由于试样下落光栅损坏或位置错误导致误检测，当光栅一直检测到有试样时，机械手将试样运送到开瓶器位置后便停止运送，等待试样光栅信号取消后才会继续投放试样，此种情况比较复杂，机械手将停留在开瓶器位置，此位置比较狭小操作机械手很不方便，如操作失误将导致机械手夹手折断，以前平均每半年更换一套夹手，此夹手为进口备件到货周期较长，备件费用比较昂贵整套约八万元。
为此我们准备在此处添加状态显示超时报警程序，当此光栅检测信号为高电平，在Wincc监控画面上增加该极限状态显示，时间超过10秒后该极限变为红色。
当两个对射光栅检测到试样下落时为高电平，此时M500.1为高电平，定时器T84开始计时，如果过10秒后该信号还为高电平，M501.0为高电平，样盒正反检测极限和复位按钮作为定时器T84的复位信号，当故障解除后可按复位按钮进行复位，也可等机械手移动到开瓶器处时自动复位。再利用设备自带的声光报警灯进行报警，通知工作人员及时处理问题程序。
接着我们对监控画面进行编辑，首先在Wincc的变量管理里面增加RG1SYXL变量，其次编辑Wincc画面，在对应转盘附近添加该极限，右键选择对象属性，连接变量选择对应的报警变量，设置当变量为1时，该极限变为红色。
最后，我们来验证设计结果，我们将人工位2的光栅遮挡住，该光栅的信号全部返回PLC，在PLC程序中监控M501.0为高电平，定时器T84开始计时，10秒后设备上的声光报警器发出报警，观察主控台的WINCC监控画面该转盘附近的极限变红色，点击复位按钮，报警消除。
结 论
本文提出的样杯超时报警和试样到位超时报警在没有增加设备硬件的基础上提高了设备的使用率和工作人员的劳动效率。超时报警方案提高了维护人员对故障处理时间，甚至是对设备不太了解的人员也能很快的找到故障点位。莫托曼系统在我公司炼钢化验室发挥了非常重要的作用，其高效、稳定运行保证了样品分析的及时性和准确性。但因其结构复杂、参数较多，在长期使用过程中不可避免的会出现各种状况，这就要求我们熟练掌握设备结构和其工作参数，针对发生状况及时准确的进行处理，只有这样才能更好的使用设备发挥其最大的作用。
参考文献
[3]《跟我动手学S7-300/400PLC》------著作人 廖常初 2011年2月第1版第2次印刷
[4]《西门子Wincc V7从入门到提高》---著作人 向晓汉 2015年3月第1版
论文作者:高贺,王明利, 张广治, 王贵玉, 夏碧峰, 宿忠
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年22期
论文发表时间:2019/12/12
标签：试样论文; 设备论文; 转盘论文; 机械手论文; 故障论文; 主控台论文; 光栅论文; 《工程管理前沿》2019年22期论文;