基于PLC傳送鏈故障診斷及問題分析 (自

1、基于PLC的傳送鏈故障診斷及問題分析The transmission chain fault diagnosis and problem analysisbased on PLC章龍 孟凡臣 賀西忠（中國(guó)重汽（香港）有限公司輕卡部，山東 濟(jì)南 250214）摘要：傳送鏈?zhǔn)且环N由PLC控制的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，在汽車生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用；包括自行葫蘆輸送機(jī)、積放式懸掛輸送機(jī)等空中運(yùn)輸設(shè)備，在汽車裝配過程中有著重要的作用1。本文通過在實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)，歸納分析了傳送鏈常見的故障，從PLC軟件中深入分析，針對(duì)各種故障提出相應(yīng)的解決方案，為本領(lǐng)域更好的使用傳送鏈奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：傳送鏈；故障診斷；PL

2、C；自行葫蘆線The transmission chain fault diagnosis and problem analysisbased on PLCAbstract: Transmission chain is highly Auto-system base on PLC control， widely used in the automobile manufacturing industry, including their own hoist conveyor product release Overhead conveyor air transport equipment pla

3、ys an important role in the automotive assembly process. This article through the accumulation of experience in practice, summed up the common failure of the transmission chain, and in-depth analysis and propose appropriate solutions for various failures in the art, the use of the transmission chain

4、 has laid the foundation for better.Key Words: Transmission chain; Fault diagnosis; PLC; Self-gourd line0.引言輕卡部作為集團(tuán)公司新成立的單位，其設(shè)計(jì)綱領(lǐng)為生產(chǎn)中高端輕卡年產(chǎn)量30萬能力。一期規(guī)劃中，設(shè)總裝配線一條；駕駛室大沖線、焊裝線、駕駛室電泳涂裝線各一條；車架鉚接及電泳涂裝線一條。其產(chǎn)成品工位物流均采用空中自行葫蘆輸送線及積放式傳送鏈方式。其主要包括：車架上線自行葫蘆線、發(fā)動(dòng)機(jī)上線自行葫蘆線、前橋上線自行葫蘆線、后橋上線自行葫蘆線、內(nèi)飾后駕駛室上線自行葫蘆線、輪胎上線自行葫蘆線、焊裝車

5、間至涂裝車間自行葫蘆線、漆后駕駛室至總裝車間積放式懸掛輸送鏈、前處理電泳自行葫蘆線、PVC自行葫蘆線等。各類輸送線總長(zhǎng)度為：3753米；其軌道形式有：復(fù)合式鋁合金軌道、工字鋼軌道?？刂品绞接校盒凶哌x用SEW電機(jī)、升降選用科尼（雙速）電機(jī)，控制系統(tǒng)基本選用西門子S7-300控制單元；以及EMS智能控制器系統(tǒng)和三菱Q02H型PLC?？罩袀魉蜋C(jī)構(gòu)，具有自由選擇輸送線路，能有效利用空間，節(jié)省人力，提高工作效率，確保物流質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，或信號(hào)紊亂，將造成重大安全事故以及全線停產(chǎn)。因此，必須確?？罩袀魉驮O(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、安全運(yùn)行。1. 運(yùn)行過程中常見故障及出現(xiàn)頻次由于積放鏈及空中KBK

6、葫蘆線屬于非標(biāo)設(shè)備，其設(shè)備骨架屬于鋼結(jié)構(gòu)制作，行走路線按輕卡裝配線及生產(chǎn)工藝要求設(shè)置。其運(yùn)行設(shè)計(jì)節(jié)拍要滿足裝配線4分鐘/輛的裝配速度。其功能要確保各類總成能夠按需要輸送到指定工位，其方式是利用道岔、積放等形式。具有快進(jìn)、慢進(jìn)、快落、慢落、自動(dòng)、手動(dòng)、退回等功能。其高自動(dòng)化控制的指令均來自各點(diǎn)的傳感信號(hào)，因此，丟信號(hào)及防控措施等帶來的故障非常頻繁。輕卡部自3月開始試生產(chǎn)以來，積放鏈及空中葫蘆線陸續(xù)出現(xiàn)下列故障：如，駕駛室上線裝置，經(jīng)常停在空中無任何動(dòng)作；輪胎輸送線正常行走的葫蘆與分配道岔動(dòng)作相左，造成葫蘆脫軌；車架輸送線、橋輸送線出現(xiàn)突然下落故障，險(xiǎn)些造成安全事故；積放鏈經(jīng)常出現(xiàn)占位信號(hào)，造成不

7、能正常輸送駕駛室；等等。從故障類型總結(jié)，主要包括以下幾種類型：（1）自行葫蘆小車在行走、動(dòng)作過程中信號(hào)突然丟失。發(fā)生頻次經(jīng)常；（2）小車在上、下件工位按放車后不走現(xiàn)象。發(fā)生頻次少；（3）道岔動(dòng)作故障，包括道岔卡阻、動(dòng)作不到位。發(fā)生頻次較少；（4）小車在上件工位裝件時(shí)，在裝件過程中突然自動(dòng)向前行走。發(fā)生頻次較少；（5）小車在上、下件工位出現(xiàn)自動(dòng)后退現(xiàn)象。發(fā)生頻次較少（6）積放式懸掛輸送機(jī)停止器打不開。發(fā)生頻次經(jīng)常；2.故障分析及解決方案、使用效果2.1自行葫蘆小車在行走、動(dòng)作過程中信號(hào)突然丟失。信號(hào)丟失可能導(dǎo)致小車相互碰撞、小車行走停止、葫蘆上升下降數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象。造成信號(hào)丟失原因：中間繼電器故

8、障。小車在使用行走過程中由于震動(dòng)導(dǎo)致信號(hào)瞬間丟失。信號(hào)干擾。經(jīng)查證硬件故障主要是繼電器松動(dòng)造成，因設(shè)備廠家提供的插座式繼電器無防松卡扣，在運(yùn)行過程中，經(jīng)震動(dòng)造成虛連。責(zé)令生產(chǎn)廠家全部更換帶卡扣的繼電器后，大量的丟信號(hào)故障得以解決。但還有時(shí)發(fā)生此類故障，因此，只有從控制系統(tǒng)的軟件上查找原因，經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)PLC采用單獨(dú)的直流電源并經(jīng)過濾波器所以最常見的原因?yàn)樾≤噭?dòng)作中震動(dòng)導(dǎo)致信號(hào)瞬間丟失。從下圖1中可以看出小車在離開上件工位100mS后即認(rèn)為小車已經(jīng)不在上件工位，此時(shí)后面的小車往上件工位行走，造成兩個(gè)小車碰撞。很多時(shí)候信號(hào)丟失只是很短暫的時(shí)間，如果將復(fù)位時(shí)間變?yōu)?S那么信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)丟失的情況

9、，改后為圖2。圖1 圖2 圖1 圖2將復(fù)位時(shí)間增加到2S后信號(hào)的丟失現(xiàn)象明顯減少，使用過程中小車相撞和小車在上下件工位自動(dòng)下降后再自動(dòng)下降的現(xiàn)象幾乎沒有。2.2小車在上、下件工位按放車后不走。操作者在工作完成后按放車按鈕，此時(shí)葫蘆自動(dòng)上升停止后，出現(xiàn)不走的原因：葫蘆沒有到達(dá)上限位。上限位開關(guān)損壞。中間繼電器、接觸器故障。上限位行程開關(guān)、中間繼電器、接觸器故障為硬件問題，不容易發(fā)生；即造成這種故障的原因?yàn)楹J沒有到達(dá)上限位。葫蘆上升除了上限位開關(guān)保護(hù)外還有程序中的軟保護(hù)，軟保護(hù)主要將上升下降數(shù)據(jù)進(jìn)行比較從而大概判斷葫蘆上升下降大概的位置。原理如圖3、4： 圖3 、4從程序中可以看出按放車按鈕后，

10、葫蘆開始上升并且存儲(chǔ)器DB3.DBW20開始計(jì)時(shí)間，其中DB3.DBW18為下降存儲(chǔ)時(shí)間；當(dāng)DB3.DBW20大于DB3.DBW18時(shí)，葫蘆停止上升這時(shí)如果葫蘆不在上限位小車不走，此時(shí)需要手動(dòng)操作上升到位。在操作者頻繁點(diǎn)動(dòng)葫蘆時(shí)可能造成計(jì)數(shù)的不準(zhǔn)確，因此出現(xiàn)葫蘆不能上升到位的情況。由于這是程序中的軟保護(hù)可以將快升時(shí)間范圍段增加。更改后如下圖5：圖5軟保護(hù)主要是用于上限行程開關(guān)出現(xiàn)問題后對(duì)葫蘆有保護(hù)作用，因此盡量不影響正常的使用。修改為圖（5）后程序，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作不僅不影響使用而且在硬件出現(xiàn)問題后能起到保護(hù)作用。2.3道岔動(dòng)作故障，包括道岔卡阻、動(dòng)作不到位。道岔動(dòng)作故障可能導(dǎo)致道岔誤動(dòng)作等現(xiàn)

11、象，安全隱患較大。在自動(dòng)情況下道岔合直合彎是周期性運(yùn)動(dòng)，但有時(shí)軌道可能出現(xiàn)卡阻或者氣缸有故障、動(dòng)作后行程開關(guān)沒有檢測(cè)到等問題。出現(xiàn)上述問題原因鋁合金軌道間摩擦比較大。氣缸或者電磁閥出現(xiàn)故障。行程開關(guān)松動(dòng)或者故障。從圖6中可以看出道岔1動(dòng)作正常時(shí)合直合彎往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)?shù)啦沓霈F(xiàn)問題時(shí)不容易發(fā)覺，存在很大的安全隱患。圖6因此需要對(duì)道岔的動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)?shù)啦沓霈F(xiàn)問題時(shí)系統(tǒng)報(bào)警維修人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。在圖6程序的基礎(chǔ)上增加保護(hù)程序如圖7:圖7從圖7程序中看出道岔從彎合直有延時(shí)10S保護(hù)，當(dāng)10S內(nèi)道岔還沒有動(dòng)作到位時(shí)，系統(tǒng)黃燈閃爍報(bào)警；同樣從直合彎也有延時(shí)保護(hù)。不管是道岔出現(xiàn)什么故障操作者都能及時(shí)

12、發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修。2.4小車在裝件過程中自動(dòng)向前行走。在操作者毫無意識(shí)的情況下這種現(xiàn)象造成的后果比較嚴(yán)重。正常小車在放車上升到位然后自動(dòng)行走，出現(xiàn)這種故障的可能原因：操作者裝件時(shí)拉動(dòng)小車使小車竄到下一工位，小車自動(dòng)行走。小車剛到上件位時(shí)自動(dòng)行走一段距離，信號(hào)丟失后恢復(fù)系統(tǒng)誤認(rèn)為小車剛到上件位，自動(dòng)行走一段距離。解決方法從硬件方面增加小車前進(jìn)限位開關(guān)，當(dāng)小車碰到前進(jìn)限位開關(guān)后不能繼續(xù)前進(jìn)。軟件方面將圖8程序改為圖9中的程序。從圖9中程序中看出增加了進(jìn)限開關(guān)，并且自動(dòng)行走的條件為葫蘆在上件工位，這樣小車在裝件過程中就不可能自動(dòng)走車了。圖8圖92.5小車在上、下件工位出現(xiàn)自動(dòng)后退現(xiàn)象。小車行走速度分為

13、快速和慢速；快速即前進(jìn)中間繼電器接通；慢速則為前進(jìn)繼電器和后退繼電器同時(shí)接通。所以慢速行駛時(shí)當(dāng)前進(jìn)繼電器故障，小車出現(xiàn)后退現(xiàn)象。在安全方面考慮取消小車在自動(dòng)條件下的慢速行駛。圖10為原來程序，M4.2為自動(dòng)慢速前進(jìn)；圖11為取消慢速后的程序。圖10圖112.6積放式懸掛輸送機(jī)停止器打不開。從涂裝到總裝的積放鏈總共有30個(gè)停止器，8條道岔，系統(tǒng)通過CPU集中處理現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行信號(hào)通信來控制各個(gè)停止器、道岔的動(dòng)作，因此停止器要滿足特定的條件才能打開，這樣才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)際工作過程中很多的故障如機(jī)械故障、電氣方面故障都可能導(dǎo)致停止器不能打開，因此需要先通過PLC查看哪個(gè)條件沒有滿足，沒有滿足

14、的可能原因，最終找到問題所在。比如下圖12為停止器14打開需要滿足的條件：I60.0自動(dòng)狀態(tài)，M2.0系統(tǒng)啟動(dòng)正常，I54.4停止器14占位（即有吊具在停止器位），I54.5停止器14在關(guān)閉狀態(tài)，I54.7道岔F7直通位置，I55.1道岔F8直通位置。M79.1復(fù)位的條件為圖13，M13.0復(fù)位條件為圖14：圖12圖13圖14從圖13、14程序中看出吊具每次通過I55.3停止器18滿位開關(guān)時(shí)將M79.1、M13.0復(fù)位；如果某次吊具通過時(shí)沒有碰到停止器18滿位開關(guān)則下次停止器14不能打開，這時(shí)只要人為碰觸停止器18滿位開關(guān)即可復(fù)位。從上面分析中可以看出停止器不能打開并不一定就是出現(xiàn)故障，也許只

15、要簡(jiǎn)單的復(fù)位。當(dāng)上述停止器14打開條件都滿足時(shí)需要考慮機(jī)械故障，電磁閥燒壞或者氣缸故障。通過這樣一步一步分析最終找到故障原因。3.結(jié)論隨著汽車裝配設(shè)備自動(dòng)化程度逐漸提高，由原來的簡(jiǎn)單電氣設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC自動(dòng)控制設(shè)備，使得汽車工藝裝配水平、效率得到很大的改善；但另一方面設(shè)備發(fā)生故障的頻率和種類越來越多，查找問題比較復(fù)雜所以當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)造成的影響更大；比如內(nèi)飾自行葫蘆線故障將導(dǎo)致整條汽車裝配線停線。因此如何快速準(zhǔn)確的解決故障顯得尤為重要，本文主要以傳送鏈的故障為例子從傳統(tǒng)的硬件查找轉(zhuǎn)變?yōu)閺腜LC軟件程序中進(jìn)行查找、修改，并且這方面效果越來越突出；只有對(duì)電氣圖紙和程序兩方面有了足夠的了解，解決故障時(shí)才能得心應(yīng)手。參考文獻(xiàn)1 吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.2 劉順禧.電氣控制技術(shù).北京：北京理工大學(xué)出版社，2000.3 陳在平，趙相賓.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.4 西門子公司