10 nguyên nhân và giải pháp lỗi hệ thống PLC
10 nguyên nhân và giải pháp lỗi hệ thống PLC
Những năm gần đây, PLC đã trở nên không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp. Khi việc sử dụng chúng ngày càng mở rộng, việc đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định đã trở nên quan trọng. Mặc dù bản thân PLC có độ tin cậy cao nhưng việc vận hành không đúng cách có thể dẫn đến nhiều vấn đề. Dưới đây là 10 nguyên nhân lỗi thường gặp và cách khắc phục:
1. Vấn đề nối đất
Hệ thống PLC có yêu cầu nối đất nghiêm ngặt. Nên sử dụng hệ thống nối đất chuyên dụng, độc lập và tất cả các thiết bị liên quan phải được nối đất đúng cách. Việc nối đất không đúng cách có thể gây ra dòng điện bất ngờ, dẫn đến lỗi logic hoặc hư hỏng mạch. Các điểm nối đất phải gần nhau. Hệ thống PLC thường sử dụng nối đất một điểm. Để nâng cao khả năng chống nhiễu ở chế độ chung, tín hiệu analog có thể sử dụng công nghệ mặt đất nổi được che chắn.
2. Xử lý nhiễu
Các khu công nghiệp dễ bị nhiễu tần số cao và tần số thấp, thường xảy ra thông qua cáp kết nối với thiết bị tại chỗ. Ngoài việc nối đất thích hợp, cần thực hiện các biện pháp chống nhiễu sau đây trong thiết kế, lựa chọn và lắp đặt cáp:
Đối với tín hiệu tương tự, hãy sử dụng cáp có vỏ bọc kép.
Đối với tín hiệu xung tốc độ cao, hãy sử dụng cáp có vỏ bọc.
Đối với cáp truyền thông PLC, sử dụng cáp do nhà sản xuất cung cấp hoặc cáp xoắn đôi có vỏ bọc.
Không định tuyến các đường tín hiệu analog, đường tín hiệu DC và đường tín hiệu AC trong cùng một ống dẫn.
Cáp có vỏ bọc đưa vào hoặc từ tủ điều khiển phải được nối trực tiếp với các thiết bị mà không đi qua thiết bị đầu cuối.
Tín hiệu AC, tín hiệu DC và tín hiệu analog không được dùng chung cáp. Cáp nguồn và cáp tín hiệu phải được định tuyến riêng.
Mẹo bảo trì tại chỗ để giải quyết hiện tượng nhiễu bao gồm sử dụng cáp có vỏ bọc cho các đường dây bị ảnh hưởng và lắp đặt lại chúng, cũng như thêm mã lọc chống nhiễu vào chương trình.
3. Loại bỏ điện dung giữa các dây để ngăn chặn hoạt động sai
Cáp có điện dung cố hữu giữa các dây dẫn. Ngay cả những loại cáp đủ tiêu chuẩn cũng có thể có điện dung quá mức nếu chiều dài của chúng vượt quá giới hạn khuyến nghị. Khi được sử dụng cho đầu vào PLC, điều này có thể gây ra hoạt động sai, chẳng hạn như tín hiệu đầu vào không chính xác hoặc bị thiếu. Các giải pháp bao gồm:
Sử dụng cáp có lõi xoắn.
Giảm thiểu chiều dài cáp.
Tách các đầu vào gây nhiễu thành các loại cáp khác nhau.
Sử dụng cáp có vỏ bọc.
4. Chọn mô-đun đầu ra
Các mô-đun đầu ra có ba loại: bóng bán dẫn, triac và rơle:
Mô-đun loại bóng bán dẫn có tốc độ chuyển mạch nhanh nhất (thường là 0,2 ms) nhưng có khả năng tải thấp nhất (0,2 - 0,3 A, 24 VDC). Chúng thích hợp cho các thiết bị chuyển mạch nhanh và thiết bị liên quan đến tín hiệu, chẳng hạn như bộ biến tần và thiết bị DC. Xem xét ảnh hưởng của dòng điện rò qua bóng bán dẫn lên tải.
Các mô-đun loại Triac là loại mô-đun tiếp xúc ít hơn và phù hợp với tải AC nhưng có khả năng chịu tải hạn chế.
Các mô-đun loại rơle hỗ trợ tải AC và DC và có khả năng chịu tải cao. Chúng thường được sử dụng trong điều khiển thông thường nhưng có tốc độ chuyển mạch chậm hơn (khoảng 10 ms), khiến chúng không phù hợp với các ứng dụng tần số cao.
5. Xử lý biến tần quá điện áp và quá dòng
Khi giảm giá trị đã cho để làm chậm động cơ, động cơ sẽ chuyển sang trạng thái hãm tái sinh. Động cơ cung cấp năng lượng trở lại biến tần, làm cho điện áp tụ lọc tăng lên và kích hoạt bảo vệ quá điện áp. Giải pháp: Lắp đặt một điện trở hãm bên ngoài để tiêu tán năng lượng tái tạo.
Khi nhiều động cơ nhỏ được kết nối với một biến tần, lỗi ở một động cơ có thể khiến biến tần bị ngắt, làm dừng tất cả các động cơ. Giải pháp: Lắp đặt biến áp cách ly 1:1 ở phía đầu ra biến tần để cách ly dòng điện sự cố khỏi biến tần.
6. Dán nhãn đầu vào và đầu ra để bảo trì dễ dàng
Hệ thống PLC có thể phức tạp với nhiều thiết bị đầu cuối rơle đầu vào và đầu ra. Để tạo điều kiện khắc phục sự cố:
Tạo một bảng dựa trên sơ đồ điện và đặt nó lên bảng điều khiển hoặc tủ. Liệt kê từng số đầu vào và đầu ra của PLC cùng với các ký hiệu điện và tên tiếng Trung tương ứng.
Xây dựng bảng hàm logic đầu vào - đầu ra PLC để minh họa mối quan hệ logic giữa các mạch đầu vào và đầu ra trong quá trình vận hành. Với những chiếc bàn này, thợ điện có kinh nghiệm có thể thực hiện bảo trì mà không cần bản thiết kế.
7. Chẩn đoán lỗi bằng logic chương trình
Với nhiều loại PLC đang sử dụng, sơ đồ bậc thang cho các PLC cao cấp như S7 - 300 thường được viết bằng mã dễ nhớ. Sơ đồ bậc thang hiệu quả nên bao gồm các chú thích ký hiệu tiếng Trung. Để phân tích lỗi điện, phương pháp tra cứu ngược thường được sử dụng. Bắt đầu từ điểm lỗi, xác định rơle đầu ra PLC tương ứng và truy tìm lại các mối quan hệ logic cần thiết để kích hoạt nó. Kinh nghiệm cho thấy hầu hết các lỗi đều xuất phát từ một điểm duy nhất.
8. Đánh giá lỗi tự PLC
PLC có độ tin cậy cao với tỷ lệ lỗi thấp. Hư hỏng phần cứng hoặc lỗi phần mềm trong PLC và CPU rất hiếm xảy ra. Các điểm đầu vào PLC khó có thể bị lỗi trừ khi bị xâm nhập điện áp cao. Các tiếp điểm rơle đầu ra PLC có tuổi thọ cao trừ khi bị quá tải do đoản mạch bên ngoài hoặc thiết kế kém. Khi khắc phục sự cố, hãy tập trung vào các bộ phận điện ngoại vi thay vì nghi ngờ sự cố phần cứng hoặc phần mềm PLC. Cách tiếp cận này tăng tốc độ sửa chữa và giảm thiểu thời gian ngừng sản xuất.
9. Tận dụng tối đa tài nguyên phần mềm và phần cứng
Các lệnh không liên quan đến vòng điều khiển hoặc được kích hoạt trước vòng lặp có thể được loại trừ khỏi PLC.
Đối với nhiều lệnh điều khiển một tác vụ, hãy kết nối chúng song song với bên ngoài trước khi liên kết với một điểm đầu vào duy nhất.
Sử dụng các thành phần mềm bên trong của PLC và các trạng thái trung gian để nâng cao tính liên tục của chương trình và dễ dàng phát triển. Điều này cũng làm giảm chi phí phần cứng.
Nếu có thể, hãy thiết kế từng đầu ra độc lập để điều khiển, kiểm tra và bảo vệ các mạch khác dễ dàng hơn.
Đối với các đầu ra điều khiển tải thuận và tải ngược, hãy thực hiện khóa liên động cả trong chương trình PLC và bên ngoài để ngăn chặn chuyển động tải hai chiều.
Khi dừng khẩn cấp, hãy sử dụng công tắc bên ngoài để cắt điện để đảm bảo an toàn.
10. Các biện pháp phòng ngừa khác
Không bao giờ kết nối đường dây nguồn AC với các đầu vào đầu vào PLC để tránh hư hỏng.
Các cực nối đất phải được nối đất độc lập, không nối nối tiếp với các thiết bị khác. Sử dụng dây nối đất có tiết diện tối thiểu 2 mm2.
Nguồn điện phụ trợ có công suất hạn chế và chỉ nên cấp nguồn cho các thiết bị có công suất thấp như cảm biến quang điện.
Không kết nối dây với các thiết bị đầu cuối địa chỉ PLC không sử dụng.
Nếu không có thiết bị bảo vệ nào được lắp đặt trong mạch đầu ra PLC, hãy lắp cầu chì hoặc các bộ phận bảo vệ khác vào mạch ngoài để tránh đoản mạch tải làm hỏng hệ thống.