機(jī)電控制技術(shù)第十章課件

1、機(jī)電控制技術(shù)第十章 機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)故障診斷19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)目 錄10.1機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障10.2提高機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)可靠性10.3機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)干擾抑制與處理19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)故障診斷FD始于機(jī)電設(shè)備故障診斷，其全名是狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷CMFD。它包含兩方面內(nèi)容：二是在發(fā)現(xiàn)異常情況后對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行分析診斷。故障診斷是隨設(shè)備管理和設(shè)備維修的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。一是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)造成機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)故障的因素是多方面的，歸納起來(lái)可分為內(nèi)部因素與外部環(huán)境因素。內(nèi)部因素外部環(huán)境因素內(nèi)部因素產(chǎn)生故障的原因來(lái)自控制系統(tǒng)本

2、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(shè)計(jì)存在某種缺陷及調(diào)試過(guò)程中的疏忽大意等，都會(huì)將使控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障。外部環(huán)境因素（如溫度、濕度、振動(dòng)、粉塵、電網(wǎng)供電質(zhì)量、電磁干擾等）對(duì)機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的工作情況有很大的影響，惡劣的環(huán)境會(huì)使機(jī)電設(shè)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。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)對(duì)于具體的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)的差異和應(yīng)用條件的不同，使其故障產(chǎn)生原因和表現(xiàn)的形式不同。理論上，無(wú)論故障的表現(xiàn)形式如何錯(cuò)綜復(fù)雜，總可以從一種或幾種類型的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障入手分析，以其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和故障信號(hào)綜合

3、為依據(jù)，對(duì)各類故障進(jìn)行綜合分析。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)10.1 機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障1.硬件故障機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)無(wú)論怎樣復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)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(shí)序電路。所謂組合電路是指輸出信號(hào)可以用輸入信號(hào)的邏輯函數(shù)表示的電路。所謂時(shí)序電路是指電路中某一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅依賴于本次的輸入信號(hào)，還與以前的輸入信號(hào)有關(guān)。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)2.軟件故障1）系統(tǒng)軟件故障2）應(yīng)用軟件故障機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件故障是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的，是在軟件設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)系統(tǒng)功能了解不多，設(shè)計(jì)目標(biāo)考慮不全，從而在算法上、定義上或模塊銜接上出現(xiàn)錯(cuò)誤

4、。這些錯(cuò)誤一旦存在，就不會(huì)消失。在某種運(yùn)行環(huán)境下，這種設(shè)計(jì)錯(cuò)誤就可能出現(xiàn)。因?yàn)檐浖收系倪@種固有特征，要求軟件設(shè)計(jì)從一開始就要有一個(gè)嚴(yán)格的計(jì)劃和方案。在研制的整個(gè)周期中的各個(gè)階段，即確定系統(tǒng)的要求、分析軟件的需求、軟件設(shè)計(jì)、程序編碼、軟件測(cè)試和驗(yàn)證、軟件維護(hù)等階段，都要有周密的要求和說(shuō)明、詳細(xì)地分析和論證，以提高系統(tǒng)軟件的可靠性。機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與控制系統(tǒng)本身執(zhí)行的具體任務(wù)和具體控制對(duì)象密切相關(guān)。一般應(yīng)用軟件的程序設(shè)計(jì)、操作與實(shí)施是在現(xiàn)場(chǎng)編寫和輸入的。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)3.干擾故障在機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中，經(jīng)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

5、些與信號(hào)無(wú)關(guān)的，在信號(hào)輸入、傳輸和輸出的過(guò)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(jī)的、有害的電氣變化現(xiàn)象使得數(shù)據(jù)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(jī)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(guò)一定的途徑（如信號(hào)傳輸線或電源等）竄入控制裝置與系統(tǒng)，從而對(duì)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(hào)質(zhì)量，降低電路的穩(wěn)定性儲(chǔ)備，重則破壞電路的正常功能，造成邏輯關(guān)系混亂，控制失靈，甚至發(fā)生損壞設(shè)備等。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)10.2 提高機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)可靠性隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)產(chǎn)生對(duì)機(jī)電設(shè)備控制裝置性能要求不斷提高，構(gòu)成機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的

6、硬件和軟件的復(fù)雜程度也不斷增加，使得機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也隨之增加。機(jī)電設(shè)備大都屬于高技術(shù)產(chǎn)品，一般都應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的領(lǐng)域。一旦機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)出現(xiàn)失控、誤控，都可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞和加工工件的報(bào)廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是重大人員傷亡。因此，機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的可靠性，已成為必須考慮的重要問(wèn)題。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)1.保證機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)可靠性的方法提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量是保證機(jī)電設(shè)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(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的自診斷目前，機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)一般都具有自診斷功能。自診斷源于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用于機(jī)電設(shè)

7、備控制系統(tǒng)以后，使之具有了許多特殊的功能。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)10.3 機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)干擾抑制與處理機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)是集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、傳感器和電氣設(shè)備為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，通常工作在環(huán)境較復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在這種情況下，各種干擾是引起機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時(shí)故障的主要原因。機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)要有相當(dāng)高的可靠性，如果因干擾導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作，輕則影響正常生產(chǎn)，重則發(fā)生損壞設(shè)備等嚴(yán)重事故。因此，機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要解決的非常重要的問(wèn)題。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)為了防止干擾的不利影響，保證系統(tǒng)能正常和可靠的運(yùn)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(shè)

8、計(jì)的內(nèi)容?？垢蓴_設(shè)計(jì)應(yīng)遵循三個(gè)原則：三個(gè)原則一是抑制干擾源，直接消除干擾的產(chǎn)生；二是切斷干擾的傳遞途徑，或提高傳遞途徑對(duì)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(qiáng)受擾系統(tǒng)抵抗干擾的能力，降低其對(duì)干擾信號(hào)的敏感度。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)1.現(xiàn)場(chǎng)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(gè)儲(chǔ)能元件，其電壓不能突變，因而對(duì)一些瞬時(shí)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(dāng)，大部分干擾都可得到抑制。屏蔽干擾源是將構(gòu)成干擾源的元件封閉子在一個(gè)屏蔽體內(nèi)，即在這些元件外加裝對(duì)電和磁均是絕緣體的金屬外罩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電荷磁的屏蔽。外罩一定要嚴(yán)密，

9、不讓干擾泄露。抑制現(xiàn)場(chǎng)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。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù) 2.消除干擾的方法1）從邏輯線路設(shè)計(jì)上提高機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的抗干擾能力2）硬件自檢測(cè)設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)具體的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)，在滿足生產(chǎn)工藝控制要求的前提下，邏輯設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以便節(jié)省元件，方便操作。因?yàn)樵谠|(zhì)量一定的前提下，整機(jī)中所用到的元件數(shù)量越少，系統(tǒng)在工作過(guò)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(dòng)作多是偶發(fā)性的，因此，應(yīng)采取某種措施，使這種偶發(fā)的誤動(dòng)作不致直接影響機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，在總體設(shè)計(jì)上必須設(shè)法使干擾造成的故障能盡快地恢復(fù)正常。通常在硬件上設(shè)置某些

10、自動(dòng)檢測(cè)電路，這是為了對(duì)一些薄弱環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)控，以便縮小故障范圍，增強(qiáng)整體的可靠度。在硬件上常用的監(jiān)控和誤動(dòng)作檢出方法通常有數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠媾紮z驗(yàn)、存儲(chǔ)器的奇偶校驗(yàn)以及運(yùn)算電路、譯碼電路和時(shí)序電路的有關(guān)校驗(yàn)等。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù) 3.提高機(jī)電設(shè)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(shí)踐證明機(jī)電設(shè)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(guān)系。正確的接地方式可以在很大程度上抑制內(nèi)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(lái)源。實(shí)踐證明通過(guò)電源竄入的干擾噪聲是多途徑的，如控制裝置中各類開關(guān)的頻繁閉合或斷開，各類電感線圈

11、的瞬時(shí)通斷，晶閘管電源及高頻、中頻電源等系統(tǒng)中開關(guān)元件的導(dǎo)通和截止等。許多機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)思想到具體電路原理都是比較完善的。但是工作現(xiàn)場(chǎng)卻經(jīng)常無(wú)法正常工作，暴露出許多由于工藝安裝不合理帶來(lái)的問(wèn)題，從而使系統(tǒng)很容易接受干擾，對(duì)此必須引起足夠的重視。19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)各種形式的干擾最終會(huì)反映在機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的微機(jī)模塊中，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差、控制狀態(tài)失靈、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)竄改以及程序運(yùn)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(wàn)無(wú)一失，因此，對(duì)軟件抗干擾措施的研究越來(lái)越引起了人們的重視。 4.軟件抗干擾技術(shù)19 七月 2022機(jī)電控制技術(shù)機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)從模擬量輸入通道得到的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與該信號(hào)所代表的物理量不一定成線形關(guān)系，而在顯示時(shí)，卻希望得到均勻的顯示刻