包裝機(jī)PLC控制系統(tǒng)故障分析及維護(hù)

為了延長包裝機(jī)PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有較明白的估計(jì)，也就是說，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施。以下對包裝機(jī)PLC過程控制系統(tǒng)故障分布規(guī)律的分析，是建立在大量工程實(shí)踐和統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上，希望能對PLC過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和日常維護(hù)有所幫助。

(—) 系統(tǒng)故障的概念

系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備�，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接222觸器、閥門、電動(dòng)機(jī)等。

(二)包裝機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理

包裝機(jī)PLC過程控制系統(tǒng)故障分布的估計(jì)圖如圖

1.包裝機(jī)PLC主機(jī)系統(tǒng)

PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 電源在連續(xù)工作、散熱時(shí)，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可避免的。通訊及網(wǎng)絡(luò)受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的最大因素之≈。 系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板、 接插件接口等處的總線損壞， 在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲(chǔ)器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。 而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對于包裝機(jī)PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使包裝機(jī)PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求; 同時(shí)在系統(tǒng)維修時(shí)， 嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對主機(jī)系統(tǒng)造成損害。

 2.包裝機(jī)PLC的I/O端口

PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢在于其I/O端口， 在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無幾的情況下，I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對它的影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。

 3.包裝機(jī)現(xiàn)場控制設(shè)備

在整個(gè)包裝機(jī)過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點(diǎn)在現(xiàn)場，現(xiàn)場中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面。

(1) 第一類故障點(diǎn) (也是故障最多的地點(diǎn)) 在繼電器、接觸器。如在PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，導(dǎo)致發(fā)熱變形直至不能使用。若在該生產(chǎn)線上所有現(xiàn)場的控制箱都是選用密閉性較好的盤柜，其內(nèi)部元器件較其他采用敞開式盤柜內(nèi)元器件的使用壽命明顯要長。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

(2) 第二類故障多發(fā)點(diǎn)在閥門或閘板這≈類的設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位的相對位移≈般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個(gè)步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換， 若機(jī)械、 電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護(hù)， 機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

 (3) 第三類故障點(diǎn)可能發(fā)生在開關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場操作上的≈些元件或設(shè)備上，其原因可能是因?yàn)殚L期磨損，也可能是長期不用而銹蝕老化。

(4) 第四類故障點(diǎn)可能發(fā)生在PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處。這類故障產(chǎn)生的原因除了設(shè)備本身的制作工藝原因外，還和安裝工藝有關(guān)，如有人認(rèn)為電線和螺釘連接是壓得越緊越好，但在二次維修時(shí)很容易導(dǎo)致拆卸困難，而大力拆卸時(shí)容易造成連接件及其附近部件的損壞。長期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這類故障≈般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中≈定要按照要求的安裝工藝進(jìn)行，不留設(shè)備隱患。

 (5)第五類故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。

(6)第六類故障主要是電源、地線和信號線的噪聲(干擾)，問題的解決或改善，主要在于工程設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和日常維護(hù)中的觀察分析。要減小故障率，很重要的一點(diǎn)是要重視工廠工藝和安全操作規(guī)程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的規(guī)定，如保持集中控制室的環(huán)境等，同時(shí)在生產(chǎn)中也要加強(qiáng)這些方面的管理。

 包裝機(jī)過程控制系統(tǒng)本身是一個(gè)完整的系統(tǒng)，所以在分析故障或處理故障時(shí)也要注意系統(tǒng)性，單獨(dú)對某一部分的優(yōu)化有時(shí)并不能提高系統(tǒng)的整體性能。如過分追求元器件的精度而不考慮實(shí)際的需要以及和相關(guān)設(shè)備精度的匹配，將徒然增加系統(tǒng)成本。在日常維護(hù)中也有過把系統(tǒng)越改越復(fù)雜的現(xiàn)象，如采用復(fù)雜的控制方式和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)本可以用簡單裝置實(shí)現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟(jì)、簡單、實(shí)用的原則，并可能會(huì)增加故障率，這也是要注意的地方。