10 Przyczyny i rozwiązania usterek systemu PLC
10 Przyczyny i rozwiązania usterek systemu PLC
W ostatnich latach sterowniki PLC stały się niezbędne w produkcji przemysłowej. W miarę wzrostu ich wykorzystania, zapewnienie stabilnej pracy systemu stało się kluczowe. Chociaż same sterowniki PLC są wysoce niezawodne, niewłaściwe operacje mogą prowadzić do problemów. Oto 10 typowych przyczyn usterek i rozwiązań:
1. Problemy z uziemieniem
Systemy PLC mają rygorystyczne wymagania dotyczące uziemienia. Zalecany jest niezależny, dedykowany system uziemiający, a cały powiązany sprzęt musi być odpowiednio uziemiony. Niewłaściwe uziemienie może powodować nieoczekiwane prądy, prowadzące do błędów logicznych lub uszkodzenia obwodu. Punkty uziemienia powinny znajdować się blisko siebie. W systemach PLC zazwyczaj stosuje się uziemienie jednopunktowe. W celu zwiększenia możliwości przeciwdziałania zakłóceniom w trybie wspólnym, sygnały analogowe mogą wykorzystywać technologię ekranowanego uziemienia pływającego.
2. Radzenie sobie z zakłóceniami
Obiekty przemysłowe są podatne na zakłócenia o wysokiej i niskiej częstotliwości, często wprowadzane przez kable podłączone do sprzętu znajdującego się na miejscu. Oprócz prawidłowego uziemienia, podczas projektowania, doboru i instalacji kabli należy zastosować następujące środki przeciwzakłóceniowe:
W przypadku sygnałów analogowych należy stosować kable podwójnie ekranowane.
W przypadku sygnałów impulsowych o dużej prędkości należy używać kabli ekranowanych.
W przypadku kabli komunikacyjnych PLC należy używać kabli dostarczonych przez producenta lub ekranowanych skrętek dwużyłowych.
Nie należy prowadzić analogowych przewodów sygnałowych, przewodów sygnałowych prądu stałego i przewodów sygnałowych prądu przemiennego w tym samym kanale.
Kable ekranowane wprowadzone do lub z szaf sterowniczych należy podłączyć bezpośrednio do urządzeń, bez przechodzenia przez zaciski.
Sygnały AC, sygnały DC i sygnały analogowe nie powinny dzielić tego samego kabla. Kable zasilające i kable sygnałowe należy poprowadzić oddzielnie.
Wskazówki dotyczące konserwacji na miejscu dotyczące zakłóceń obejmują użycie ekranowanych kabli dla linii, których dotyczy problem, i ich ponowną instalację, a także dodanie do programu kodu filtrującego przeciw zakłóceniom.
3. Eliminacja pojemności między przewodami, aby zapobiec nieprawidłowemu działaniu
Kable mają naturalną pojemność między przewodnikami. Nawet kwalifikowane kable mogą mieć nadmierną pojemność, jeśli ich długość przekracza zalecane limity. W przypadku użycia dla wejść PLC może to powodować nieprawidłowe działanie, takie jak nieprawidłowe lub brakujące sygnały wejściowe. Rozwiązania obejmują:
Stosowanie kabli ze skręconymi żyłami.
Minimalizacja długości kabla.
Oddzielenie zakłócających wejść na różne kable.
Stosowanie kabli ekranowanych.
4. Wybór modułów wyjściowych
Moduły wyjściowe występują w trzech typach: tranzystorowe, triakowe i przekaźnikowe:
Moduły typu tranzystorowego oferują najszybszą prędkość przełączania (zwykle 0,2 ms), ale mają najniższą obciążalność (0,2 - 0,3 A, 24 VDC). Nadają się do urządzeń szybko przełączających i sprzętu związanego z sygnałem, takiego jak falowniki i urządzenia prądu stałego. Rozważ wpływ prądu upływu tranzystora na obciążenia.
Moduły typu triak są bezstykowe i nadają się do obciążeń prądu przemiennego, ale mają ograniczoną obciążalność.
Moduły typu przekaźnikowego obsługują obciążenia AC i DC oraz charakteryzują się dużą obciążalnością. Są one powszechnie stosowane w konwencjonalnym sterowaniu, ale mają mniejszą prędkość przełączania (około 10 ms), co czyni je nieodpowiednimi do zastosowań o wysokiej częstotliwości.
5. Postępowanie z nadmiernym napięciem i prądem falownika
Zmniejszając daną wartość w celu spowolnienia silnika, wchodzi on w stan hamowania regeneracyjnego. Silnik przekazuje energię z powrotem do falownika, powodując wzrost napięcia kondensatora filtra i wyzwalając zabezpieczenie przed przepięciem. Rozwiązanie: Zainstaluj zewnętrzny rezystor hamowania, aby rozproszyć energię regeneracyjną.
Kiedy do falownika podłączonych jest wiele małych silników, awaria jednego silnika może spowodować awarię falownika, zatrzymującą wszystkie silniki. Rozwiązanie: Zainstaluj transformator izolujący 1:1 po stronie wyjściowej falownika, aby odizolować prądy zakłóceniowe od falownika.
6. Etykietowanie wejść i wyjść w celu łatwej konserwacji
Systemy PLC mogą być złożone i zawierać wiele zacisków przekaźników wejściowych i wyjściowych. Aby ułatwić rozwiązywanie problemów:
Utwórz tabelę na podstawie schematu elektrycznego i umieść ją na panelu sterowania lub szafce. Wypisz numery zacisków wejściowych i wyjściowych sterownika PLC wraz z odpowiadającymi im symbolami elektrycznymi i chińskimi nazwami.
Opracuj tabelę funkcji logicznych wejścia i wyjścia sterownika PLC, aby zilustrować logiczne zależności pomiędzy obwodami wejściowymi i wyjściowymi podczas pracy. Dzięki tym stołom doświadczeni elektrycy mogą przeprowadzać konserwację bez planów.
7. Diagnoza usterek przy użyciu logiki programu
W przypadku stosowania różnych typów sterowników PLC, schematy drabinkowe dla zaawansowanych sterowników PLC, takich jak S7 - 300, są często pisane w kodzie mnemonicznym. Skuteczne diagramy drabinkowe powinny zawierać adnotacje dotyczące chińskich symboli. Do analizy uszkodzeń elektrycznych powszechnie stosuje się metodę wyszukiwania wstecznego. Rozpocznij od punktu uszkodzenia, zidentyfikuj odpowiedni przekaźnik wyjściowy PLC i prześledź powiązania logiczne wymagane do jego aktywacji. Doświadczenie pokazuje, że większość usterek ma swoje źródło w jednym punkcie.
8. Ocena usterek PLC
Sterowniki PLC są wysoce niezawodne i mają niski wskaźnik awaryjności. Uszkodzenia sprzętu lub błędy oprogramowania w sterownikach PLC i procesorach są rzadkie. Mało prawdopodobne jest, aby punkty wejściowe sterownika PLC uległy awarii, chyba że zostaną poddane działaniu wysokiego napięcia. Styki przekaźnika wyjściowego PLC mają długą żywotność, chyba że zostaną przeciążone z powodu zewnętrznych zwarć lub złej konstrukcji. Podczas rozwiązywania problemów skoncentruj się na peryferyjnych komponentach elektrycznych, zamiast podejrzewać problemy ze sprzętem lub oprogramowaniem PLC. Takie podejście przyspiesza naprawy i minimalizuje przestoje produkcyjne.
9. Pełne wykorzystanie zasobów oprogramowania i sprzętu
Polecenia, które nie są związane z pętlami sterowania lub zostały aktywowane przed pętlą, można wykluczyć ze sterownika PLC.
W przypadku wielu poleceń sterujących pojedynczym zadaniem należy je połączyć równolegle zewnętrznie przed połączeniem z pojedynczym punktem wejściowym.
Wykorzystaj wewnętrzne miękkie komponenty sterownika PLC i stany pośrednie, aby zwiększyć ciągłość programu i ułatwić jego rozwój. Zmniejsza to również koszty sprzętu.
Jeśli to możliwe, zaprojektuj każde wyjście niezależnie, aby ułatwić sterowanie, inspekcję i ochronę innych obwodów.
W przypadku wyjść sterujących obciążeniami do przodu i do tyłu należy wdrożyć blokadę zarówno w programie PLC, jak i zewnętrznie, aby zapobiec dwukierunkowemu ruchowi obciążenia.
W przypadku wyłączników awaryjnych użyj zewnętrznego wyłącznika, aby odciąć zasilanie ze względów bezpieczeństwa.
10. Inne środki ostrożności
Nigdy nie podłączaj przewodów zasilających prądu przemiennego do zacisków wejściowych sterownika PLC, aby uniknąć uszkodzenia.
Zaciski uziemiające powinny być uziemione niezależnie, a nie połączone szeregowo z innym sprzętem. Użyj przewodu uziemiającego o przekroju co najmniej 2 mm².
Zasilacze pomocnicze mają ograniczoną pojemność i powinny zasilać wyłącznie urządzenia o małej mocy, takie jak czujniki fotoelektryczne.
Nie podłączaj przewodów do nieużywanych zacisków adresowych sterownika PLC.
Jeżeli w obwodzie wyjściowym PLC nie zainstalowano żadnych urządzeń ochronnych, należy włączyć bezpieczniki lub inne elementy zabezpieczające w obwodzie zewnętrznym, aby zapobiec uszkodzeniu systemu przez zwarcia obciążenia.