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對自動化生產線“干擾”故障的分析與探討
1、前言
首先將自動系統的輔助設備按產品的生產順序組合,然后以一定的節拍完成生產。物品由一端不斷送入,生產材料在相應工位加工,經過各操作單元的加工后,產品從末端輸出,這種生產設備的組合系統稱為自動化生產線[1]。自動化生產線的運用可以提高生產效率、保證產品質量和減輕操作人員工作量,因而被廣泛采用。但是,因為自動化生產線組成復雜,用于信號指令傳輸的電器元件較多,需判斷的數據較多,所以很容易受到外界的干擾。
干擾是生產控制過程中無法避免的,而干擾形式的多樣性又會造成控制系統故障的多樣性、反復性。因而,自動化生產線故障查找與處理相當困難。
2、幾種自控系統的故障分析
現將工作過程中遇到的幾例不同干擾對自動化生產線影響及其故障分析進行總結。
2.1 膜過濾系統異常停機
現場控制系統情況:控制系統硬件使用西門子S7-400系列CPU及硬件,編程軟件為西門子STEP7 V5.2,組態軟件為INTOUCH8.0。
故障現象:膜過濾為自動化生產線,總共有1#~6#六組膜管,在開機后應為1#~6#膜管電機順序啟動,相配套閥門開啟,開始生產。故障時為1#電機啟動后約30秒,2#電機準備啟動時突然所有電機、閥門停車,生產線不能啟動,無故障報警。
原因查找:在故障停機后,對所有設備進行檢查測試,無異常;對開機條件信號進行測試,無異常;觀測生產數據,無異常;對控制程序進行靜態檢查,無異常。試開機故障依舊。對相關開機參數安排進行觀測,均無異常,開機前其開機中均滿足條件,因電機功率較大,不能頻繁開啟,故障查找較慢。
進一步判斷,此信號報警引起設備停機,而實際水位滿足使用要求。熱水罐位于一樓罐區,膜過濾控制室為六樓,信號線約100米,經分析,因信號線路長,雖用屏蔽電纜仍受到干擾,干擾一般時間很短,約100ms左右,人肉眼無法觀測到,但程序已補捉到,引起設備停機。
采取措施:根據以上判斷,干擾源不易查找且無其他影響,將程序中故障信號進行延時500ms左右,避免干擾誤判斷。程序修改后,系統使用正常。
2.2 濃縮系統硬件頻繁損壞,信號線帶強電
現場控制系統情況:控制系統硬件使用西門子S7-300系列CPU及硬件,編程軟件為西門子STEP7 V5.2,組態軟件為WINCC6.02。
故障現象:濃縮系統出現硬件模塊損壞,更換新模塊后約幾個月時間又損壞。損壞模塊打開后其內部無明顯損壞現象,“SF”故障燈亮。
原因查找:經記錄比較,損壞硬件模塊主要集中在模擬量輸入模塊。經對其供電電源、外部設備電源、使用電纜進行檢查測試,均正常。因損壞模塊較集中,判斷可能為(4~20)mA信號電纜上出現瞬時脈沖高壓信號,導致模塊內部元件擊穿損壞。
采取措施:在信號進入模塊前加隔離模塊,將現場信號與模塊隔開,加隔離后,使用正常。
2.3 烘干系統蒸汽控制不穩定
現場控制系統情況:控制系統硬件使用西門子S7-300系列CPU及硬件,編程軟件為西門子STEP7 V5.2,組態軟件為WINCC6.02。
故障現象:烘干一級蒸汽流量不穩定,波動明顯,導致無法控制,影響產品質量。
原因查找:經現場信號測試,判斷為現場蒸汽流量計本身輸出信號不穩定。進一步查看,流量計測量不穩定。現場蒸汽流量計為橫河YF-100系列分體式流量計,現場安裝及其使用條件均符合要求,無振動、強電、工頻信號等干擾源。進一步確定傳感器本身正常,變送器輸入異常,而變送器在其他地點測試使用正常。最終經多次現場實驗,確定為分體式專用電纜YF011的藍色接地線帶來干擾。YF011為雙層屏蔽電纜,有黑色、藍色接地線,正常狀況下較好保證了傳輸信號的穩定和準確,但在個別情況下,亦可能帶來由地線引起的干擾。
采取措施:將YF011電纜藍色接地線懸空,流量測量穩定。將YF011接地線懸空符合橫河技術培訓要求,允許在有干擾情況下懸空接地線,而不會影響測量值的準確性。
2.4 酸解系統與電腦主機通訊異常
現場控制系統情況:控制系統硬件使用西門子S7-300系列CPU及硬件,編程軟件為西門子STEP7 V5.2,組態軟件為WINCC6.02,通訊方式為MPI方式,電腦主機加裝CP5611通訊板卡,通過專用MPI電纜與西門子S7-314CPU通訊。
故障現象:通訊數據不正常,經常出現數據斷網情況,有時出現電腦主機死機現象。
原因查找:現場查看,測試電腦主機,正常;分析軟件,運行正常;測試PLC通訊,無異常;設備接地正常;無明顯干擾存在。當檢查CP5611板卡,發現其金手指存在銹蝕現象,經表明清潔后,繡跡仍存在。再仔細查看MPI電纜接口處,也發現銹蝕現象。控制室因與酸解生產線較近,空氣濕度大,空氣含酸性成分,長期使用導致板卡銹蝕,接觸不好,通訊數據丟失。
采取措施:重新選擇控制室,與酸解生產線離開一定距離,在電腦及PLC機柜處放置除濕劑,控制室內濕度,通風窗口選擇背離生產線一面,更換銹蝕CP5611卡及MPI電纜。處理后,長期使用正常。
3、結語
作為一個電氣維護人員,要不斷的學習新的知識,并將之運用到實際工作中去,勇于探索不斷實踐,才能更好的解決好實際工作中遇到的各種疑難雜癥。
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