《機電控制技術》圖文-第十章

機電控制技術第十章機電設備控制系統(tǒng)故障診斷9/27/2024機電控制技術目錄10.1機電設備控制系統(tǒng)常見故障10.2提高機電設備控制系統(tǒng)可靠性10.3機電設備控制系統(tǒng)干擾抑制與處理9/27/2024機電控制技術故障診斷FD始于機電設備故障診斷，其全名是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷CMFD。它包含兩方面內容：二是在發(fā)現(xiàn)異常情況后對設備的故障進行分析診斷。故障診斷是隨設備管理和設備維修的發(fā)展而發(fā)展起來的。

一是對設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測；

9/27/2024機電控制技術造成機電設備控制系統(tǒng)故障的因素是多方面的，歸納起來可分為內部因素與外部環(huán)境因素。內部因素外部環(huán)境因素內部因素產生故障的原因來自控制系統(tǒng)本身。例如，線路故障、焊接工藝差、接插件接觸不良、元件性能變壞或失效、軟件設計存在某種缺陷及調試過程中的疏忽大意等，都會將使控制系統(tǒng)產生故障。外部環(huán)境因素（如溫度、濕度、振動、粉塵、電網供電質量、電磁干擾等）對機電設備控制系統(tǒng)的工作情況有很大的影響，惡劣的環(huán)境會使機電設備控制系統(tǒng)的故障明顯增加。此外，操作人員的誤操作，也可能造成控制系統(tǒng)的故障。9/27/2024機電控制技術對于具體的機電設備控制系統(tǒng)來說，其結構的差異和應用條件的不同，使其故障產生原因和表現(xiàn)的形式不同。理論上，無論故障的表現(xiàn)形式如何錯綜復雜，總可以從一種或幾種類型的機電設備控制系統(tǒng)的常見故障入手分析，以其系統(tǒng)的結構和故障信號綜合為依據，對各類故障進行綜合分析。

9/27/2024機電控制技術10.1機電設備控制系統(tǒng)常見故障1.硬件故障機電設備控制系統(tǒng)無論怎樣復雜，其結構總可以劃分為一些基本邏輯單元，而這些基本單元又可以歸納為組合電路和時序電路。所謂組合電路是指輸出信號可以用輸入信號的邏輯函數表示的電路。所謂時序電路是指電路中某一時刻的輸出信號不僅依賴于本次的輸入信號，還與以前的輸入信號有關。9/27/2024機電控制技術2.軟件故障1）系統(tǒng)軟件故障2）應用軟件故障機電設備控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件故障是由于設計錯誤引起的，是在軟件設計階段，由于對系統(tǒng)功能了解不多，設計目標考慮不全，從而在算法上、定義上或模塊銜接上出現(xiàn)錯誤。這些錯誤一旦存在，就不會消失。在某種運行環(huán)境下，這種設計錯誤就可能出現(xiàn)。因為軟件故障的這種固有特征，要求軟件設計從一開始就要有一個嚴格的計劃和方案。在研制的整個周期中的各個階段，即確定系統(tǒng)的要求、分析軟件的需求、軟件設計、程序編碼、軟件測試和驗證、軟件維護等階段，都要有周密的要求和說明、詳細地分析和論證，以提高系統(tǒng)軟件的可靠性。機電設備控制系統(tǒng)的應用軟件與控制系統(tǒng)本身執(zhí)行的具體任務和具體控制對象密切相關。一般應用軟件的程序設計、操作與實施是在現(xiàn)場編寫和輸入的。9/27/2024機電控制技術3.干擾故障在機電設備控制系統(tǒng)中，經常存在各種干擾，使系統(tǒng)不能正常工作。干擾主要是電氣干擾，一般是指那些與信號無關的，在信號輸入、傳輸和輸出的過程中出現(xiàn)的一些不確定的、有害的電氣變化現(xiàn)象。這些隨機的、有害的電氣變化現(xiàn)象使得數據的傳輸值、指示值或輸出值發(fā)生瞬態(tài)變化，其表現(xiàn)形式是隨機的，其存在形式往往是一種電氣瞬變脈沖，這些瞬變脈沖通過一定的途徑（如信號傳輸線或電源等）竄入控制裝置與系統(tǒng)，從而對系統(tǒng)的正常工作造成一定程度的影響。這種影響輕則降低信號質量，降低電路的穩(wěn)定性儲備，重則破壞電路的正常功能，造成邏輯關系混亂，控制失靈，甚至發(fā)生損壞設備等。9/27/2024機電控制技術10.2提高機電設備控制系統(tǒng)可靠性隨著科學技術的發(fā)展，社會產生對機電設備控制裝置性能要求不斷提高，構成機電設備控制系統(tǒng)的硬件和軟件的復雜程度也不斷增加，使得機電設備控制系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也隨之增加。機電設備大都屬于高技術產品，一般都應用于經濟價值高的領域。一旦機電設備控制系統(tǒng)出現(xiàn)失控、誤控，都可能導致設備的損壞和加工工件的報廢，造成巨大的經濟損失，甚至是重大人員傷亡。因此，機電設備控制系統(tǒng)的可靠性，已成為必須考慮的重要問題。9/27/2024機電控制技術1.保證機電設備控制系統(tǒng)可靠性的方法提高產品的設計和制造質量是保證機電設備控制系統(tǒng)具有必要的可靠性的根本方法，它的作用是提前消除故障，或者降低故障率。2.機電設備控制系統(tǒng)的自診斷目前，機電設備控制系統(tǒng)一般都具有自診斷功能。自診斷源于通用計算機系統(tǒng)，應用于機電設備控制系統(tǒng)以后，使之具有了許多特殊的功能。9/27/2024機電控制技術10.3機電設備控制系統(tǒng)干擾抑制與處理機電設備控制系統(tǒng)是集機械、電子、計算機、傳感器和電氣設備為一體的復雜系統(tǒng)，通常工作在環(huán)境較復雜的工業(yè)現(xiàn)場，在這種情況下，各種干擾是引起機電設備控制系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時故障的主要原因。機電設備控制系統(tǒng)要有相當高的可靠性，如果因干擾導致系統(tǒng)誤動作，輕則影響正常生產，重則發(fā)生損壞設備等嚴重事故。因此，機電設備控制系統(tǒng)的抗干擾問題是設計系統(tǒng)時要解決的非常重要的問題。

9/27/2024機電控制技術為了防止干擾的不利影響，保證系統(tǒng)能正常和可靠的運行，必須采用各種減少干擾影響的措施和方法。這是抗干擾設計的內容。抗干擾設計應遵循三個原則：三個原則一是抑制干擾源，直接消除干擾的產生；二是切斷干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對干擾的衰減作用，以消除干擾源和受擾系統(tǒng)之間的耦合；三是加強受擾系統(tǒng)抵抗干擾的能力，降低其對干擾信號的敏感度。9/27/2024機電控制技術1.現(xiàn)場干擾的抑制與隔離1）用電容或阻容環(huán)抑制干擾2）屏蔽干擾源電容或阻容是一個儲能元件，其電壓不能突變，因而對一些瞬時性的干擾或尖脈沖具有吸收的能力。因此，此法如果使用得當，大部分干擾都可得到抑制。屏蔽干擾源是將構成干擾源的元件封閉子在一個屏蔽體內，即在這些元件外加裝對電和磁均是絕緣體的金屬外罩，以實現(xiàn)對靜電荷磁的屏蔽。外罩一定要嚴密，不讓干擾泄露。抑制現(xiàn)場干擾的方法包括用電容或阻容環(huán)抑制干擾和屏蔽干擾源。9/27/2024機電控制技術

2.消除干擾的方法1）從邏輯線路設計上提高機電設備控制系統(tǒng)的抗干擾能力2）硬件自檢測設計對于一個具體的機電設備控制系統(tǒng)，在滿足生產工藝控制要求的前提下，邏輯設計應盡量簡單，以便節(jié)省元件，方便操作。因為在元件質量一定的前提下，整機中所用到的元件數量越少，系統(tǒng)在工作過程出現(xiàn)故障的概率就越小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。由干擾引起的誤動作多是偶發(fā)性的，因此，應采取某種措施，使這種偶發(fā)的誤動作不致直接影響機電設備控制系統(tǒng)的運行，因此，在總體設計上必須設法使干擾造成的故障能盡快地恢復正常。通常在硬件上設置某些自動檢測電路，這是為了對一些薄弱環(huán)節(jié)加強監(jiān)控，以便縮小故障范圍，增強整體的可靠度。在硬件上常用的監(jiān)控和誤動作檢出方法通常有數據傳輸的奇偶檢驗、存儲器的奇偶校驗以及運算電路、譯碼電路和時序電路的有關校驗等。9/27/2024機電控制技術

3.提高機電設備控制系統(tǒng)抗干擾能力的方法1）正確的接地方式2）合理的電源方案實踐證明機電設備控制系統(tǒng)的噪聲和干擾與系統(tǒng)的接地方式有很大關系。正確的接地方式可以在很大程度上抑制內部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，從而大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。電源是引起外部干擾的重要來源。實踐證明通過電源竄入的干擾噪聲是多途徑的，如控制裝置中各類開關的頻繁閉合或斷開，各類電感線圈的瞬時通斷，晶閘管電源及高頻、中頻電源等系統(tǒng)中開關元件的導通和截止等。許多機電設備控制系統(tǒng)從設計思想到具體電路原理都是比較完善的。但是工作現(xiàn)場卻經常無法正常工作，暴露出許多由于工藝安裝不合理帶來的問題，從而使系統(tǒng)很容易接受干擾，對此必須引起足夠的重視。9/27/2024機電控制技術各種形式的干擾最終會反映在機電設備控制系統(tǒng)的微機模塊中，從而導致數據采集誤差、控制狀態(tài)失靈、存儲數據竄改以及程序運行失常等后果，雖然在系統(tǒng)的硬件上采取了上述多種抗干擾措施，但仍然不能保證萬無一失，因此，對軟件抗干擾措施的研究越來越引起了人們的重視。

4.軟件抗干擾技術9/27/2024機電控制技術機電設備控制系統(tǒng)從模擬量輸入通道得到的有關現(xiàn)場信號與該信號所代表的物理量不一定成線形關系，而在顯示時，卻希望得到均勻的顯示刻度，即希望系統(tǒng)的輸出與輸入為線性相關，這樣，不僅