10 PLC システム障害の原因と解決策
10 PLC システム障害の原因と解決策
近年、工業生産においてPLCは欠かせない存在となっています。用途が拡大するにつれ、システムの安定稼働を確保することが重要になっています。 PLC 自体の信頼性は高いですが、不適切な操作により問題が発生する可能性があります。一般的な 10 個の障害の原因と解決策を次に示します。
1. 接地の問題
PLC システムには厳しい接地要件があります。独立した専用の接地システムを推奨し、すべての関連機器を適切に接地する必要があります。接地が不適切だと予期しない電流が発生し、論理エラーや回路の損傷につながる可能性があります。接地点は互いに近くにある必要があります。 PLC システムは通常、単一点接地を使用します。コモンモード干渉防止機能を強化するために、アナログ信号はシールドされたフローティング グラウンド技術を採用できます。
2. 干渉への対処
産業現場では高周波および低周波の干渉が発生しやすく、多くの場合、現場の機器に接続されているケーブルを通じて干渉が発生します。適切な接地に加えて、ケーブルの設計、選択、設置時に次の干渉防止対策を講じる必要があります。
アナログ信号の場合は、二重シールドケーブルを使用してください。
高速パルス信号の場合はシールドケーブルを使用してください。
PLC 通信ケーブルには、メーカー提供のケーブルまたはシールド付きツイストペア ケーブルを使用します。
アナログ信号線、DC 信号線、AC 信号線を同一の電線管内に配線しないでください。
制御盤に出入りするシールドケーブルは、端子を通さずに機器に直接接続する必要があります。
AC 信号、DC 信号、およびアナログ信号は同じケーブルを共有しないでください。電源ケーブルと信号ケーブルは別々に配線する必要があります。
干渉に対処するためのオンサイト メンテナンスのヒントには、影響を受ける回線にシールド ケーブルを使用して再設置すること、プログラムに干渉防止フィルタ コードを追加することが含まれます。
3. 配線間容量を除去して誤動作を防止
ケーブルには導体間に固有の静電容量があります。認定されたケーブルであっても、長さが推奨制限を超えると、過剰な静電容量が発生する可能性があります。 PLC の入力に使用すると、入力信号の誤りや欠落などの誤動作が発生する可能性があります。解決策には次のようなものがあります。
ツイストコアのケーブルを使用しています。
ケーブルの長さを最小限に抑えます。
干渉する入力を異なるケーブルに分離します。
シールドケーブルを使用する。
4. 出力モジュールの選択
出力モジュールにはトランジスタ、トライアック、リレーの 3 種類があります。
トランジスタタイプのモジュールは、最速のスイッチング速度 (通常 0.2 ミリ秒) を提供しますが、負荷容量は最も低くなります (0.2 ～ 0.3 A、24 VDC)。これらは、インバータや DC デバイスなどの高速スイッチング デバイスや信号関連機器に適しています。トランジスタの漏れ電流が負荷に与える影響を考慮してください。
トライアック タイプのモジュールは非接触型で AC 負荷に適していますが、負荷容量には制限があります。
リレー タイプのモジュールは AC および DC 負荷をサポートし、高い負荷容量を備えています。これらは従来の制御で一般的に使用されますが、スイッチング速度が遅い (約 10 ms) ため、高周波アプリケーションには適していません。
5. インバータの過電圧、過電流への対処
所定の値を減らしてモータの速度を下げると、回生制動状態になります。モーターはエネルギーをインバーターにフィードバックし、フィルター コンデンサーの電圧を上昇させ、過電圧保護をトリガーします。解決策: 外部制動抵抗器を取り付けて、回生エネルギーを放散します。
複数の小型モータがインバータに接続されている場合、1 つのモータの故障によりインバータがトリップし、すべてのモータが停止する可能性があります。解決策: インバータからの故障電流を絶縁するために、インバータの出力側に 1:1 絶縁トランスを取り付けます。
6. メンテナンスを容易にするための入力と出力のラベル付け
PLC システムは、多数の入出力リレー端子を備え、複雑になる場合があります。トラブルシューティングを容易にするには:
電気回路図に基づいてテーブルを作成し、制御パネルまたはキャビネット上に配置します。各 PLC の入出力端子番号を、対応する電気記号と中国語名とともにリストします。
PLC の入出力論理関数テーブルを作成して、動作中の入力回路と出力回路間の論理関係を示します。これらのテーブルを使用すると、経験豊富な電気技術者が設計図なしでメンテナンスを実行できます。
7. プログラムロジックによる故障診断
さまざまなタイプの PLC が使用されているため、S7 - 300 などのハイエンド PLC のラダー図はニーモニック コードで記述されることがよくあります。効果的なラダー図には、中国語の記号の注釈を含める必要があります。電気的故障の解析には、逆引き法が一般的に使用されます。障害点から開始して、対応する PLC 出力リレーを特定し、そのアクティブ化に必要な論理関係をトレースバックします。経験上、ほとんどの障害は単一点から発生していることがわかっています。
8. PLC の自己故障の判断
PLC は故障率が低く、信頼性が高くなります。 PLC や CPU のハードウェア損傷やソフトウェア エラーが発生することはほとんどありません。 PLC 入力ポイントは、高電圧の侵入を受けない限り、故障する可能性はほとんどありません。 PLC 出力リレー接点は、外部短絡や不適切な設計による過負荷が発生しない限り、長寿命です。トラブルシューティングを行うときは、PLC のハードウェアやソフトウェアの問題を疑うのではなく、周辺の電気コンポーネントに焦点を当ててください。このアプローチにより、修理が迅速化され、生産のダウンタイムが最小限に抑えられます。
9. ソフトウェアおよびハードウェアリソースの最大限の活用
制御ループに関与していないコマンド、またはループ前にアクティブ化されたコマンドは、PLC から除外できます。
単一のタスクを制御する複数のコマンドの場合は、単一の入力ポイントにリンクする前に、それらのコマンドを外部で並列に接続します。
PLC の内部ソフト コンポーネントと中間状態を利用して、プログラムの継続性を強化し、開発を容易にします。これにより、ハードウェアのコストも削減されます。
可能であれば、他の回路の制御、検査、保護を容易にするために、各出力を独立して設計します。
順方向および逆方向の負荷を制御する出力の場合は、PLC プログラム内と外部の両方でインターロックを実装し、双方向の負荷の移動を防止します。
非常停止の場合は安全のため外部スイッチで電源を遮断してください。
10. その他の注意事項
損傷を避けるため、AC 電源ラインを PLC 入力端子に接続しないでください。
接地端子は他の機器と直列に接続せず、独立して接地する必要があります。断面積が少なくとも 2 mm² のアース線を使用してください。
補助電源の容量は限られているため、光電センサーなどの低電力デバイスにのみ電力を供給する必要があります。
未使用の PLC アドレス端子には配線を接続しないでください。
PLC 出力回路に保護装置が取り付けられていない場合は、負荷短絡によるシステムの損傷を防ぐために、外部回路にヒューズまたはその他の保護素子を組み込みます。