盾构机再制造的PLC故障检测方法、计算机设备及存储介质与流程

本发明涉及元器件故障检测技术领域，更具体地说，涉及一种盾构机再制造的plc故障检测方法、一种计算机设备及存储介质。

背景技术：

盾构机是铁路、地铁修建中的重要工程设备，主要完成地下隧道修建任务，集机械、电气、液压、测控等多门学科技术于一身，具备开挖速率快、施工质量高、人员工作强度低等优点。因盾构机价格昂贵，使用年限长，为节约经济成本和确保盾构机的再次正常使用，在盾构机使用后需要对盾构机中各plc模块进行全面故障检测。plc输入模块和输出模块的运行状态直接影响到plc的数据采集及控制功能等。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种盾构机再制造的plc故障检测方法、一种计算机设备及存储介质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种盾构机再制造的plc故障检测方法，用于对盾构机plc的模拟量输出模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、数字量输入模块进行故障检测，包括：

构建盾构机plc故障检测装置，包括工控机、分析显示设备、数据采集卡输入模块、数据采集卡输出模块、输入端端子排和输出端端子排；

在检测盾构机plc的模拟量输出模块和数字量输出模块检测过程中，通过plc编程器进行程序设计，并写入到被检测plc中，被检测plc运行并产生第一检测信号，通过输入端端子排、数据采集卡输入模块进入分析显示设备，分析显示设备通过分析第一检测信号，确定模拟量输出模块和数字量输出模块是否故障，并显示故障信息；

在确定被检测plc模拟量输出模块和数字量输出模块无故障的情况下，对被检测plc模拟量输入模块和数字量输入模块进行检测；通过分析显示设备进行程序设计，产生第二检测信号，通过数据采集卡的输出模块、输出端端子排输出至模拟量输入模块和数字量输入模块，被检测plc在第二检测信号的驱动下，运行产生第三检测信号，分析显示设备通过分析第三检测信号，确定模拟量输入模块和数字量输入模块是否故障，并显示故障信息。

其中，在分析显示设备分析第一检测信号和第三检测信号的步骤中，通过判断第一检测信号和第三检测信号是否在预设的第一检测信号和第三检测信号的标准信号误差范围内；若在误差范围内，则判定正常，反之判定故障。

其中，在被检测plc模拟量输出模块检测的步骤中，通过plc编程器进行程序设计，将程序写入到被检测plc存储器中，被检测plc运行产生电流/电压信号，通过数据采集卡模拟量输入模块采集被检测plc模拟量输出模块端产生的第一检测信号，经过数据处理后通过分析显示设备进行显示与分析。

其中，在被检测plc模拟量输入模块检测的步骤中，在确定被检测plc模拟量输出模块正常的情况下，在分析显示设备中进行程序设计，通过数据采集卡模拟量输出模块输出4-20ma的电流信号或0-10v的电压信号的第二检测信号到被检测plc模拟量输入模块端，被检测plc内部进行信号处理，在被检测plc模拟量输出模块端输出第三检测信号；通过输入端端子排及数据采集卡模拟量输入模块采集第三检测信号，经过数据处理后在分析显示设备进行数据显示与分析。

其中，在被检测plc数字量输出模块检测的步骤中，用plc编程器进行程序设计，将程序写入到被检测plc存储器中，并产生1/0信号，通过数据采集卡数字量输入模块采集被检测plc数字量输出模块端输出的第一检测信号，经过数据处理后通过分析显示设备进行显示与分析。

其中，在被检测plc数字量输入模块检测的步骤中，在确定被检测plc数字量输出模块正常的情况下，在分析显示设备中进行程序设计，通过数据采集卡数字量输出模块输出1/0数字信号的第二检测信号到被检测plc数字量输入模块，被检测plc内部进行信号的逻辑非运算，在被检测plc数字量输出模块端输出逻辑运算后的第三检测信号，通过数据采集卡数字量输入模块采集被检测plc数字量输出模块输出的第三检测信号，经过数据处理后在分析显示设备进行数据显示与分析。

其中，分析显示设备通过labview进行程序设计、数据分析及显示。

其中，构建盾构机plc故障检测装置的数据采集卡输入模块、数据采集卡输出模块、输入端端子排和输出端端子排分别包括数据采集卡模拟量输入模块和数据采集卡数字量输入模块、数据采集卡模拟量输出模块和数据采集卡数字量输出模块、模拟量输入端端子排和数字量输入端端子排、模拟量输出端端子排和数字量输出端端子排，且在对被检测plc的模拟量输出模块进行检测时，通过数据采集卡模拟量输入模块和模拟量输入端端子排进行第一检测信号的传输；在对被检测plc的数字量输出模块进行检测时，通过数据采集卡数字量输入模块和数字量输入端端子排进行第一检测信号的传输；在对被检测plc的模拟量输入模块进行检测时，通过数据采集卡模拟量输出模块和模拟量输出端端子排进行第二检测信号的传输，通过数据采集卡模拟量输入模块和模拟量输入端端子排进行第三检测信号的传输；在对被检测plc的数字量输入模块进行检测时，通过数据采集卡数字量输出模块和数字量输出端端子排进行第二检测信号的传输，通过数据采集卡数字量输入模块和数字量输入端端子排进行第三检测信号的传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种计算机设备，包括输入输出单元、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如前述技术方案所述的盾构机再制造的plc故障检测方法中的步骤。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如前述技术方案所述的盾构机再制造的plc故障检测方法中的步骤。

区别于现有技术，本发明的盾构机再制造的plc故障检测方法，通过搭建盾构机plc故障检验测试装置，建立上位机数据采集与分析系统，提出模块故障检测方法，实现盾构机全拆全检plc模块故障检测，该发明对盾构机中plc模块故障检测有着重大的意义，该方法的集成度高，能精确检测各模块参数，能在上位机实时显示并与标准信号曲线做误差分析，分析结果可靠，数据采集稳定性高，数据采集代价低；能同时检测plc模块的8路通道，能实现对各类型的plc模块故障的检测。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法的plc故障检测装置的结构示意图；

图3是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc模拟量输入/输出模块检测的流程示意图；

图4是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc模拟量输出模块单通道程序的流程示意图；

图5是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc模拟量输入模块单通道程序的流程示意图；

图6是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc数字量输入/输出模块检测的流程示意图；

图7是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc数字量输出模块单通道程序的流程示意图；

图8是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法中plc数字量输入模块单通道程序的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，图1是本发明提供的一种盾构机再制造的plc故障检测方法，用于对盾构机plc的模拟量输出模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、数字量输入模块进行故障检测，包括：

s110：构建盾构机plc故障检测装置，包括工控机1、分析显示设备2、数据采集卡输入模块3、数据采集卡输出模块4、输入端端子排5和输出端端子排6。

盾构机plc故障检测装置的结构如图2所示。图中输入端端子排5和输出端端子排6均设置为区分为模拟量输入端子排、模拟量输出端子排、数字量输出端子排、数字量输入端子排。具体的，在靠近被检测plc一侧和靠近信号采集卡一侧分别设置一排8路的模拟量输入端子排、模拟量输出端子排、数字量输出端子排、数字量输入端子排。被检测plc均设置模拟量输出模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和数字量输入模块，数据采集卡输入模块3包括数据采集卡模拟量输入模块和数据采集卡数字量输入模块，数据采集卡输出模块4包括数据采集卡模拟量输出模块和数据采集卡数字量输出模块。在进行检测过程中，被检测plc的模拟量/数字量输出模块、被检测plc侧模拟量/数字量输出端子排、数据采集卡侧模拟量/数字量输入端子排、数据采集卡模拟量/数字量输入模块、分析显示设备2形成对被检测plc模拟量输出模块和数字量输出模块的检测信号传输通路；分析显示设备2、数据采集卡模拟量/数字量输出模块、数据采集卡侧模拟量/数字量输出端子排、被检测plc侧模拟量/数字量输入端子排、被检测plc的模拟量/数字量输入模块、被检测plc侧模拟量/数字量输出端子排、数据采集卡侧模拟量/数字量输入端子排、数据采集卡模拟量/数字量输入模块、分析显示设备2形成了对被检测plc模拟量输出模块和数字量输入模块的检测信号传输通路。具体检测步骤如下。

s120：在检测盾构机plc的模拟量输出模块和数字量输出模块检测过程中，通过plc编程器进行程序设计，并写入到被检测plc中，被检测plc运行并产生第一检测信号，通过输入端端子排、数据采集卡输入模块进入分析显示设备，分析显示设备通过分析第一检测信号，确定模拟量输出模块和数字量输出模块是否故障，并显示故障信息。

s130：在确定被检测plc模拟量输出模块和数字量输出模块无故障的情况下，对被检测plc模拟量输入模块和数字量输入模块进行检测；通过分析显示设备进行程序设计，产生第二检测信号，通过数据采集卡的输出模块、输出端端子排输出至模拟量输入模块和数字量输入模块，被检测plc在第二检测信号的驱动下，运行产生第三检测信号，分析显示设备通过分析第三检测信号，确定模拟量输入模块和数字量输入模块是否故障，并显示故障信息。

在被检测plc模拟量输出模块检测的步骤中，通过plc编程器进行程序设计，将程序写入到被检测plc的cpu存储器中，被检测plc运行产生电流/电压信号，通过数据采集卡模拟量输入模块采集被检测plc模拟量输出模块端产生的第一检测信号，经过数据处理后通过分析显示设备2进行显示与分析。检测第一检测信号包含的信号数据是否在已知的标准信号误差范围内，若在误差范围内，被检测plc模拟量输出模块正常，若不在误差范围内，被检测plc模拟量输出模块故障。

在确定被检测plc模拟量输出模块正常的情况下，在分析显示设备2中进行程序设计，通过数据采集卡模拟量输出模块输出4-20ma的电流信号或0-10v的电压信号的第二检测信号，通过数据采集卡侧的模拟量输出端子排、被检测plc侧的模拟量输入端子排，传输到被检测plc模拟量输入模块，被检测plc内部进行信号处理，在被检测plc模拟量输出模块输出第三检测信号；通过被检测端模拟量输出端子排、数据采集卡侧模拟量输入端端子排及数据采集卡模拟量输入模块将第三检测信号输入分析显示设备2，经过数据处理后在分析显示设备进行数据显示与分析。检测第三检测信号包含的信号数据是否在已知的标准信号误差范围内，若在误差范围内，被检测plc模拟量输入模块正常，若不在误差范围内，被检测plc模拟量输入模块故障。

在被检测plc数字量输出模块检测的步骤中，用plc编程器进行程序设计，将程序写入到被检测plc存储器中，并产生1/0信号，通过数据采集卡数字量输入模块采集被检测plc数字量输出模块端输出的第一检测信号，经过数据处理后通过分析显示设备2进行显示与分析。检测第一检测信号包含的信号数据是否在已知的标准信号误差范围内，若在误差范围内，被检测plc数字量输出模块正常，若不在误差范围内，被检测plc数字量输出模块故障。

在确定被检测plc数字量输出模块正常的情况下，在分析显示设备2中进行程序设计，通过数据采集卡数字量输出模块输出1/0数字信号的第二检测信号到被检测plc数字量输入模块，被检测plc内部进行信号的逻辑非运算，在被检测plc数字量输出模块输出逻辑运算后的第三检测信号，通过数据采集卡数字量输入模块采集被检测plc数字量输出模块输出的第三检测信号，经过数据处理后在分析显示设备进行数据显示与分析。检测第三检测信号包含的信号数据是否在已知的标准信号误差范围内，若在误差范围内，被检测plc数字量输入模块正常，若不在误差范围内，被检测plc数字量输入模块故障。

在上述分析过程中，分析显示设备2是通过labview进行程序设计、数据分析及显示。

数据采集卡输入模块对故障检测plc的输出模块端进行信号采集，数据采集卡输出模块给出信号到需故障检测的plc输入模块端。将模拟量/数字量输入/输出模块端通道通过导线接线方式形成4个端子排，端子排中包含8路模拟量输出端子排,8路模拟量输入端子排,8路数字量输出端子排，8路数字量输入端子排,可对plc进行8路通道的检测。

在盾构机plc故障检验测试装置中，需要用到plc编程器，对plc进行程序的写入。plc模拟量输入/输出模块检测流程图如图3所示。在plc模拟量输入模块/输出模块故障检测的过程中，先检测plc模拟量输出模块是否发生故障。被检测plc模拟量输入/输出模块的检测最终的信号采集都在被检测plc模拟量输出模块端进行，故先检测plc模拟量输出模块可提高检测效率。plc模拟量输出模块单通道程序流程图如图4所示，在plc编程器中进行程序设计，将程序写入到被检测plc中，在plc的cpu的寄存器dm1-dm8中依次产生4ma、6ma、8ma、10ma、12ma、14ma、16ma、18ma8个电流信号，在plc模拟量输出模块q0.0通道分别输出8个电流信号作为第一检测信号，通过数据采集卡模拟量输入模块i0.0通道采集q0.0通道的电流信号，在分析显示设备2中进行信号显示与分析，检测采集曲线是否在标准信号曲线误差范围内，若在误差范围内，则被检测plc模拟量输出模块端q0.0通道正常，反之，q0.0通道故障。在被检测plc模拟量输出模块正常的基础上，进行plc模拟量输入模块的检测。plc模拟量输入模块单通道程序流程图如图5所示，在分析显示设备2中运行labview进行模拟量信号输出程序设计，通过数据采集卡模拟量输出模块给出4-20ma电流信号到被检测plc模拟量输入模块端i0.0通道，i0.0通道依次采集4ma、6ma、8ma、10ma、12ma、14ma、16ma、18ma等8个电流信号并放入被检测plc的cpu寄存器dw1-dw8中，在被检测plc模拟量输出模块q0.0通道依次输出信号。通过数据采集卡模拟量输入模块端i0.0通道对被检测plc模拟量输出模块端q0.0通道信号进行信号采集，在分析显示设备2中进行数据显示与分析，检测采集电流曲线是否在标准信号曲线误差范围内，若在误差范围内，则被检测plc模拟量输入模块端i0.0通道正常，反之，i0.0通道故障。

plc数字量输入/输出模块检测流程图如图6所示，在plc数字量输入模块/输出模块故障检测的过程中，先检测plc数字量输出模块是否发生故障。plc数字量输入/输出模块的检测最终的信号采集都在被检测plc数字量输出模块端进行，故先检测plc数字量输出模块可提高检测效率。plc数字量输出模块单通道程序流程图如图7所示，用plc编程器进行程序设计，将程序写入被检测plc中，在plc寄存器dm1-dm8依次产生1、0、1、0、1、0、1、08个数字量信号，在数字量输出模块端q0.0通道依次输出8个数字量信号，通过数据采集卡数字量输入模块端i0.0通道采集q0.0通道的信号，在分析显示设备2中进行数据显示与分析，检测采集信号是否为1、0、1、0、1、0、1、0，若结果正确，则被检测plc数字量输出模块端q0.0通道正常，反之，q0.0通道故障。在被检测plc数字量输出模块正常的基础上，进行plc数字量输入模块的检测。plc数字量输入模块单通道程序流程图如图8所示，在分析显示设备2中运行labview进行数字量信号输出程序设计，通过数据采集卡数字量输出模块q0.0通道依次输出信号为1、0、1、0、1、0、1、0，8个数字量信号到被检测plc数字量输入模块端i0.0通道，i0.0通道依次采集1、0、1、0、1、0、1、0等8个数字量信号，并放入到plc寄存器dw1-dw8中，将8个数字量信号进行逻辑非运算后在plc数字量输出模块端q0.0通道输出，通过数据采集卡数字量输入模块端i0.0通道对被检测plc数字量输出模块端q0.0通道信号依次进行信号采集与检测，在上位机中进行数据显示与分析，检测数据是否为0、1、0、1、0、1、0、1，若结果正确，则被检测plc数字量输入模块端i0.0通道正常，反之，i0.0通道故障。以此来检测plc模块的8路通道。

此外，本发明提供了一种计算机设备，包括输入输出单元、存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如前述技术方案所述的盾构机再制造的plc故障检测方法的步骤。

本发明还提供了存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如前述技术方案所述的盾构机再制造的plc故障检测方法的步骤。

区别于现有技术，本发明的盾构机再制造的plc故障检测方法，通过搭建盾构机plc故障检验测试装置，建立上位机数据采集与分析系统，提出模块故障检测方法，实现盾构机全拆全检plc模块故障检测，该发明对盾构机中plc模块故障检测有着重大的意义，该方法的集成度高，能精确检测各模块参数，能在上位机实时显示并与标准信号曲线做误差分析，分析结果可靠，数据采集稳定性高，数据采集代价低；能同时检测plc模块的8路通道，能实现对各类型的plc模块故障的检测。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。