Motivi di guasto completo del PLC

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Problemi di messa a terra

I requisiti di messa a terra del sistema PLC sono relativamente severi. È meglio disporre di un sistema di messa a terra dedicato e indipendente. Inoltre, è necessario prestare attenzione alla messa a terra affidabile di altre apparecchiature correlate al PLC.

Quando più punti di terra del circuito sono collegati insieme, possono fluire correnti impreviste, causando errori logici o danneggiando i circuiti.

La ragione dei potenziali di terra diversi è solitamente che i punti di messa a terra sono troppo separati nell'area fisica. Quando dispositivi distanti tra loro sono collegati tramite cavi di comunicazione o sensori, la corrente tra il cavo e la terra scorrerà attraverso l'intero circuito. Anche a breve distanza, la corrente di carico di grandi apparecchiature può cambiare tra il suo potenziale e il potenziale di terra, o generare direttamente correnti imprevedibili attraverso effetti elettromagnetici.

Tra alimentatori con punti di messa a terra inadeguati, nel circuito potrebbero fluire correnti distruttive, distruggendo l'apparecchiatura.

I sistemi PLC utilizzano generalmente un metodo di messa a terra a punto singolo. Al fine di migliorare la capacità di resistere alle interferenze di modo comune, per i segnali analogici è possibile utilizzare la tecnologia di terra flottante schermata, ovvero lo strato schermante del cavo di segnale è messo a terra in un punto, il circuito del segnale è flottante e la resistenza di isolamento con la terra non deve essere inferiore a 50 MΩ.

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Gestione delle interferenze

L'ambiente del campo industriale è relativamente duro, con molte interferenze ad alta e bassa frequenza. Queste interferenze vengono solitamente introdotte nel PLC attraverso i cavi collegati alle apparecchiature di campo.

Oltre alle misure di messa a terra, durante la progettazione, la selezione e l'installazione dei cavi dovrebbero essere adottate alcune misure anti-interferenza:

(1) I segnali analogici sono segnali piccoli e vengono facilmente influenzati da interferenze esterne, pertanto è necessario utilizzare cavi a doppia schermatura;

(2) È necessario utilizzare cavi schermati per segnali di impulsi ad alta velocità (come sensori di impulsi, codificatori di conteggio, ecc.) per evitare che interferenze esterne e segnali di impulsi ad alta velocità interferiscano con segnali di basso livello;

(3) Il cavo di comunicazione tra i PLC ha una frequenza elevata. In generale, è necessario selezionare il cavo fornito dal produttore. Se i requisiti non sono elevati, è possibile selezionare un cavo schermato a doppino intrecciato.

(4) Le linee di segnale analogico e le linee di segnale CC non possono essere instradate nella stessa canalina delle linee di segnale CA;

(5) I cavi schermati che entrano ed escono dal quadro elettrico devono essere messi a terra e non devono essere collegati direttamente all'apparecchiatura tramite i terminali di cablaggio;

(6) I segnali CA, i segnali CC e i segnali analogici non possono condividere lo stesso cavo e i cavi di alimentazione devono essere posati separatamente dai cavi di segnale.

(7) Durante la manutenzione in loco, è possibile utilizzare i seguenti metodi per risolvere le interferenze: utilizzare cavi schermati per le linee interessate e riposizionarle; aggiunta al programma di codici di filtraggio anti-interferenza.

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Eliminare la capacità tra i fili per evitare operazioni errate

Esiste una capacità tra ciascun conduttore del cavo e un cavo qualificato può limitare questa capacità entro un determinato intervallo.

Anche se il cavo è qualificato, quando la lunghezza del cavo supera una certa lunghezza, la capacità tra le linee supererà il valore richiesto. Quando questo cavo viene utilizzato per l'ingresso del PLC, la capacità tra le linee può causare il malfunzionamento del PLC, dando luogo a molti fenomeni incomprensibili.

Questi fenomeni si manifestano principalmente come: il cablaggio è corretto, ma non c'è input al PLC; non c'è l'ingresso che il PLC dovrebbe avere, ma c'è l'ingresso che non dovrebbe avere, cioè gli ingressi del PLC interferiscono tra loro. Per risolvere questo problema, dovresti fare quanto segue:

(1) Utilizzare cavi con nuclei intrecciati;

(2) Provare ad accorciare la lunghezza del cavo utilizzato;

(3) Utilizzare cavi separati per gli ingressi che interferiscono tra loro;

(4) Utilizzare un cavo schermato.

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Selezione del modulo di uscita

I moduli di uscita sono suddivisi in transistor, tiristore bidirezionale e tipo di contatto:

(1) Il tipo a transistor ha la velocità di commutazione più elevata (generalmente 0,2 ms), ma la capacità di carico più piccola, circa 0,2~0,3 A, 24 V CC. È adatto per apparecchiature con commutazione rapida e connessione di segnale. Generalmente è collegato a segnali come convertitori di frequenza e dispositivi CC. È necessario prestare attenzione all'impatto della corrente di dispersione del transistor sul carico.

(2) I vantaggi del tipo a tiristore consistono nell'assenza di contatti, nelle caratteristiche di carico CA e nella capacità di carico ridotta.

(3) L'uscita relè ha caratteristiche di carico CA e CC e un'ampia capacità di carico. Nel controllo convenzionale, l'uscita di tipo con contatto relè viene generalmente utilizzata per prima. Lo svantaggio è che la velocità di commutazione è lenta, generalmente intorno ai 10 ms, e non è adatta per applicazioni di commutazione ad alta frequenza.

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Elaborazione della sovratensione e della sovracorrente dell'inverter

(1) Quando la velocità specificata viene ridotta per rallentare il motore, il motore entra nello stato di frenatura rigenerativa e anche l'energia restituita all'inverter dal motore è elevata. Questa energia viene immagazzinata nel condensatore del filtro, provocando un aumento della tensione sul condensatore e un rapido raggiungimento del valore di impostazione della protezione da sovratensione CC, provocando l'intervento dell'inverter.

La soluzione è aggiungere un resistore di frenatura all'esterno dell'inverter e utilizzare il resistore per consumare l'energia elettrica rigenerativa restituita al lato CC dal motore.

(2) L'inverter è collegato a più piccoli motori. Quando si verifica un guasto da sovracorrente in uno dei motori piccoli, l'inverter emetterà un allarme di guasto da sovracorrente, provocando lo scatto dell'inverter e l'arresto del funzionamento degli altri motori piccoli normali.

Soluzione: installare un trasformatore di isolamento 1:1 sul lato di uscita dell'inverter. Quando uno o più piccoli motori presentano un guasto da sovracorrente, la corrente di guasto avrà un impatto diretto sul trasformatore anziché sull'inverter, impedendo così lo scatto dell'inverter. Dopo l'esperimento funziona bene e non si è verificato il precedente errore di normale arresto dei motori.

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Ingressi e uscite sono etichettati per una facile manutenzione

Il PLC controlla un sistema complesso. Tutto quello che puoi vedere sono due file di terminali relè di ingresso e uscita sfalsati, spie luminose corrispondenti e numeri PLC, proprio come un circuito integrato con dozzine di pin. Chi non guarda lo schema per riparare un dispositivo difettoso sarà impotente e la velocità di ricerca del guasto sarà molto lenta. In considerazione di questa situazione, disegniamo una tabella basata sullo schema elettrico e la incolliamo sulla console o sull'armadio di controllo dell'apparecchiatura, indicando il simbolo elettrico e il nome cinese corrispondente a ciascun numero di terminale di ingresso e uscita del PLC, che è simile a la descrizione funzionale di ciascun pin del circuito integrato.

Con questa tabella di input e output, gli elettricisti che comprendono il processo operativo o hanno familiarità con il diagramma ladder di questa apparecchiatura possono iniziare la manutenzione.

Tuttavia, per quegli elettricisti che non hanno familiarità con il processo operativo e non possono leggere i diagrammi ladder, devono disegnare un'altra tabella: tabella delle funzioni logiche di ingresso e uscita del PLC. Questa tabella spiega effettivamente la corrispondenza logica tra il circuito di ingresso (elemento di attivazione, elemento associato) e il circuito di uscita (attuatore) nella maggior parte dei processi operativi.

La pratica ha dimostrato che se si riesce a utilizzare abilmente la tabella di corrispondenza ingresso-uscita e la tabella delle funzioni logiche ingresso-uscita, è possibile riparare facilmente i guasti elettrici senza disegni.

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Inferenza di errori attraverso la logica del programma

Oggi esistono molti tipi di PLC comunemente utilizzati nell'industria. Per i PLC di fascia bassa, le istruzioni del diagramma ladder sono simili. Per le macchine di fascia medio-alta, come l'S7-300, molti programmi vengono scritti utilizzando tabelle linguistiche.

I diagrammi ladder pratici devono avere annotazioni con simboli cinesi, altrimenti saranno difficili da leggere. Se si riesce ad avere una comprensione generale del processo dell'apparecchiatura o del processo operativo prima di leggere il diagramma a contatti, tutto sembrerà più semplice.

Se si deve eseguire un'analisi di guasto elettrico, viene generalmente utilizzato il metodo di ricerca inversa o metodo di ragionamento inverso, ovvero, secondo la tabella di corrispondenza ingresso-uscita, viene trovato il relè di uscita del PLC corrispondente dal punto di guasto, quindi il collegamento logico la relazione che soddisfa la sua azione è invertita.

L'esperienza dimostra che se viene riscontrato un problema, il guasto può essere sostanzialmente eliminato, perché è raro che due o più punti guasti si presentino contemporaneamente nell'apparecchiatura.

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Giudizio di auto-colpa del PLC

In generale, il PLC è un dispositivo estremamente affidabile con un tasso di guasto molto basso. La probabilità di danni all'hardware come PLC e CPU o di errori software è quasi pari a zero. Il punto di ingresso del PLC difficilmente verrà danneggiato a meno che non sia causato da una forte intrusione elettrica. Il punto normalmente aperto del relè di uscita del PLC avrà una lunga durata di contatto a meno che il carico periferico non sia cortocircuitato o il progetto non sia ragionevole e la corrente di carico non superi l'intervallo nominale.

Pertanto, quando cerchiamo punti di guasto elettrico, dovremmo concentrarci sui componenti elettrici periferici del PLC e non sospettare sempre che ci sia un problema con l'hardware o il programma del PLC. Questo è molto importante per riparare rapidamente le apparecchiature difettose e riprendere la produzione.

Pertanto, l'ispezione e la riparazione dei guasti elettrici del circuito di controllo del PLC discussa dall'autore non si concentra sul PLC stesso, ma sui componenti elettrici periferici nel circuito controllato dal PLC.

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Fare un uso completo e ragionevole delle risorse software e hardware

(1) Le istruzioni che non partecipano al ciclo di controllo o che sono state immesse prima del ciclo non necessitano di essere collegate al PLC;

(2) Quando più istruzioni controllano un task, possono essere collegate in parallelo all'esterno del PLC e quindi collegate a un punto di ingresso;

(3) Sfruttare appieno i componenti software funzionali interni del PLC e richiamare completamente lo stato intermedio per rendere il programma completo, coerente e facile da sviluppare. Allo stesso tempo, riduce anche gli investimenti hardware e riduce i costi;

(4) Se le condizioni lo consentono, è meglio rendere ciascuna uscita indipendente, il che è conveniente per il controllo e l'ispezione e protegge anche gli altri circuiti di uscita; quando un punto di uscita si guasta, farà solo perdere il controllo al circuito di uscita corrispondente;

(5) Se l'uscita è un carico controllato avanti/indietro, non solo il programma interno del PLC deve essere interbloccato, ma devono essere adottate misure anche all'esterno del PLC per impedire che il carico si muova in entrambe le direzioni;

(6) L'arresto di emergenza del PLC deve essere interrotto utilizzando un interruttore esterno per garantire la sicurezza.

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Altre considerazioni

(1) Non collegare il cavo di alimentazione CA al terminale di ingresso per evitare di bruciare il PLC;

(2) Il terminale di terra deve essere collegato a terra in modo indipendente e non collegato in serie con il terminale di terra di altre apparecchiature. La sezione trasversale del cavo di terra non deve essere inferiore a 2 mm²;

(3) L'alimentazione ausiliaria è piccola e può pilotare solo dispositivi a bassa potenza (sensori fotoelettrici, ecc.);

(4) Alcuni PLC hanno un certo numero di punti occupati (cioè terminali di indirizzo vuoti), non collegare i fili;

(5) Quando non è presente alcuna protezione nel circuito di uscita del PLC, un dispositivo di protezione come un fusibile deve essere collegato in serie nel circuito esterno per prevenire danni causati dal cortocircuito del carico.