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PLC过程控制系统常见故障分析及处理

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-17  浏览次数:135
核心提示:随着计算机工业控制技术的不断发展,计算机监控技术日趋完善,PLC(Programmable logic controlr程序逻辑控制)是一种数字式的电

 

 随着计算机工业控制技术的不断发展,计算机监控技术日趋完善,PLC(Programmable logic controlr程序逻辑控制)是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储命令,并实现逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术运算等功能。用来对各种机械或生产过程进行控制。性能价格比高,高可靠性的特点,已成为自动化工程的核心设备。PLC具备计算机功能的一种通用工业控制装置,在工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用,其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。替代了大量的继电器,并能通过组态软件,与工业以太网监控系统,成套设备中和触摸屏组成能完成特定生产工艺的自动化生产线,简化了的各种连线,提高了生产率,降低了员工的劳动强度。基于动力厂电气部中1变电所主变的有载调压,380V低压进线与母联柜相互备用的投切,一些分变电所高压机与辅机的联锁控制,均由PLC来实现。从以上的几点来看,PLC将会在以后的新设备中应用越来越广泛。
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 1.PLC工作过程及外部设备关系

 以PLC为核心的一套生产系统的工作,由PLC的一个扫描周期完成,输入采样,程序执行和输出刷新三个步骤,如果哪一个环节出了问题都将使设备不能正常运转。生产系统故障又可分成两部分,输入设备(各类传感器,上位机,按钮等)和输出设备(电磁阀,继电器,变频器的控制信号,各类电机),以及PLC自身软硬件。

2.系统故障分析
2.1 PLC主机系统
      PLC主机系统按照厂家的要求环境进行安装和维护。防止空气温度变化、湿度变化的影响下,空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。最容易发生故障的地方一般在电源系统和通讯网络系统,电源在连续工作、散热中,电压和电流的波动冲击是不可避免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大,外部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。我们工段维护的两酸包装线是对硫磺料进行分袋称重,包装码垛。这种环境中,硫磺易于氧化反应生成二氧化硫,腐蚀系统印刷板或底板接插件,连接端子,通讯接口,接触点的氧化。基于以上情况,我们已向操作工讲明,不要开启防爆控制柜门。目前 PLC的主存储器大多采用可擦写ROM,其使用寿命除了主要与制作工艺相关外,还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片,故障率已经大大下降。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平,加装降温措施,定期除尘,使PLC的外部环境符合其安装运行要求;同时在系统维修更换零部件时,严格按照PLC手册进行操作,谨防人为的对主机系统造成损害。
2.2 PLC的I/O端口
PLC的成本控制,选型都取决于I/O,I/O模块是PLC的最重要组成部分。PLC最大的薄弱环节在I/O端口。PLC的技术优势在于其I/O端口,在主机系统的技术水平相差无几的情况下,I/O模块是体现PLC性能的关键部件,因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响,首先要按照其使用的要求进行使用,配置适合的电源,继电器,不可随意减少其外部保护设备,其次分析主要的干扰因素,对主要干扰源要进行隔离或处理。
2.3现场控制设备
      整个控制系统中最容易发生故障地点在现场设备: 
1)第一类故障点(也是故障最多的地点)在继电器、接触器。比如两酸的硫磺的包装码垛生产线,PLC控制系统的日常维护中,电气备件消耗量最大的为各类继电器或空气开关。电气元件处在一个较差的现场环境中,接触器触点易打火或氧化,然后发热变形直至不能使用,在该生产线上所有现场的控制箱都是选用密闭性较好的盘柜,其内部元器件较其他采用敞开式盘柜内元器件的使用寿命明显要长。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器,改善元器件使用环境,减少更换的频率,以减少其对系统运行的影响。
2)第二类故障多发点在接近开关,光电开关,电磁阀,电机设备上,因为这类设备的关键采样,执行部位,相对的位移一般较大,机械、电气、气动元件等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护,机械、电气失灵是故障产生的主要原因,因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检,发现问题及时处理。实际处理故障过程中,发现接近开关感应位置的挡块发生位移,导致生产线不能自动运行,进行人工包装,降低生产效率,增加了工人的劳动强度。
3)第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上,其原因可能是因为长期磨损,也可能是长期不用而锈蚀老化。
4)第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备,如接线盒、线端子、螺栓螺母,执行电机的电缆等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关,如有人认为电线和螺钉连接是压的越紧越好,但在二次维修时很容易导致拆卸困难,大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害。设备生产中,到电机的动力电缆固定松动,造成机械损伤等。 
5)第五类故障点是传感器和仪表,这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的应单端可靠接地,并尽量与动力电缆分开敷设,特别是高干扰的变频器输出电缆,根据实际需要,可外供24V名牌开关电源,而且要在PLC内部进行软件滤波。中1变电所主变的PLC传输给NPORT数据线以前存在着报文中数据包丢失的现象,造成监控错报,在数据线中段,将屏蔽层再次接地,这一现象得以明显的改观。 
6)第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)。 

7)PLC内部软件程序执行错误,存储器损坏导致程序丢失。厂家为了收回贷款或让客户再次购买其产品,设定一定的设备运行时间,使设备停运。

3 系统故障处理
过程控制系统本身是一个完整的系统,熟知输入输出元件的工作特性,参考产品手册,了解系统设备的运行过程,清楚各个部件相互之间的联锁,分析故障或处理故障。如果用短接,开路的方法判断故障点,应特别注意各个子系统之间的联锁,防止意外损伤人员及设备。

3.1 PLC故障

1、PWR(电源)灯不亮,在采用交流电源的电压输入端检查电源电压;对于需要直流电压的框架, 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压,如果不是合适的AC或DC电源,则问题发生在 PLC之外。如AC或DC电源电压正常,但PWR灯不亮,检查保险丝, 如必要的话,就更换。

2、PWR(电源)灯亮,检查显示出错的代码,对照出错代码表的代码定义,做相应的修正。

3、RUN(运行)灯不亮,检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置,或者是不是程序出错。如RUN灯不亮,而编程器并没插上,或者编程器处于RUN方式且没有显示出错的代码,则需要更换CPU模块。

4、BATT(电池)灯亮,则需要更换电池。由于BATT灯只是报警信号,即使电池电压过低,程序也可能尚没改变。更换电池以后, 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错,在完成系统编程初始化后,将程序重新装入PLC。

3.2 现场设备故障处理

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方,一般是处于中间状态,则查找引起下一步操作发生的信号(输入,定时器,鼓轮控制器等)。编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号,将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较,结果不一致,则更换输入模块。发现在扩展框架上有多个模块与实际不符, 更换模块之前,应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示一致,就要比较一下发光二极管与输入装置(按钮、限位开关等)的状态。如二者不同,测量一下输入模块,如发现有问题,需要更换I/O装置,现场接线或电源;否则,要更换输入模块。

4、如没有输出或输出与现场的状态不同,就得用编程器检查输出的驱动逻辑,并检查程序清单。输出继电器的电源,执行设备的好坏。

4.总结

   PLC控制系统故障分析处理较传统的继电器更容易,每一个输入输出的设备状态都可以通过PLC上的LED灯直观的看到,常常只需要一把螺丝刀和一个万用表就可以。但对维修者的PLC知识,逻辑思考能力,工作经验都有较高的要求。

 

 
 
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