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对自动化生产线“干扰”故障的分析与探讨
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1、前言
首先将自动系统的辅助设备按产品的生产顺序组合,然后以一定的节拍完成生产。物品由一端不断送入,生产材料在相应工位加工,经过各操作单元的加工后,产品从末端输出,这种生产设备的组合系统称为自动化生产线[1]。自动化生产线的运用可以提高生产效率、保证产品质量和减轻操作人员工作量,因而被广泛采用。但是,因为自动化生产线组成复杂,用于信号指令传输的电器元件较多,需判断的数据较多,所以很容易受到外界的干扰。
干扰是生产控制过程中无法避免的,而干扰形式的多样性又会造成控制系统故障的多样性、反复性。因而,自动化生产线故障查找与处理相当困难。
2、几种自控系统的故障分析
现将工作过程中遇到的几例不同干扰对自动化生产线影响及其故障分析进行总结。
2.1 膜过滤系统异常停机
现场控制系统情况:控制系统硬件使用西门子S7-400系列CPU及硬件,编程软件为西门子STEP7 V5.2,组态软件为INTOUCH8.0。
故障现象:膜过滤为自动化生产线,总共有1#~6#六组膜管,在开机后应为1#~6#膜管电机顺序启动,相配套阀门开启,开始生产。故障时为1#电机启动后约30秒,2#电机准备启动时突然所有电机、阀门停车,生产线不能启动,无故障报警。
原因查找:在故障停机后,对所有设备进行检查测试,无异常;对开机条件信号进行测试,无异常;观测生产数据,无异常;对控制程序进行静态检查,无异常。试开机故障依旧。对相关开机参数安排进行观测,均无异常,开机前其开机中均满足条件,因电机功率较大,不能频繁开启,故障查找较慢。
进一步判断,此信号报警引起设备停机,而实际水位满足使用要求。热水罐位于一楼罐区,膜过滤控制室为六楼,信号线约100米,经分析,因信号线路长,虽用屏蔽电缆仍受到干扰,干扰一般时间很短,约100ms左右,人肉眼无法观测到,但程序已补捉到,引起设备停机。
采取措施:根据以上判断,干扰源不易查找且无其他影响,将程序中故障信号进行延时500ms左右,避免干扰误判断。程序修改后,系统使用正常。
2.2 浓缩系统硬件频繁损坏,信号线带强电
现场控制系统情况:控制系统硬件使用西门子S7-300系列CPU及硬件,编程软件为西门子STEP7 V5.2,组态软件为WINCC6.02。
故障现象:浓缩系统出现硬件模块损坏,更换新模块后约几个月时间又损坏。损坏模块打开后其内部无明显损坏现象,“SF”故障灯亮。
原因查找:经记录比较,损坏硬件模块主要集中在模拟量输入模块。经对其供电电源、外部设备电源、使用电缆进行检查测试,均正常。因损坏模块较集中,判断可能为(4~20)mA信号电缆上出现瞬时脉冲高压信号,导致模块内部元件击穿损坏。
采取措施:在信号进入模块前加隔离模块,将现场信号与模块隔开,加隔离后,使用正常。
2.3 烘干系统蒸汽控制不稳定
现场控制系统情况:控制系统硬件使用西门子S7-300系列CPU及硬件,编程软件为西门子STEP7 V5.2,组态软件为WINCC6.02。
故障现象:烘干一级蒸汽流量不稳定,波动明显,导致无法控制,影响产品质量。
原因查找:经现场信号测试,判断为现场蒸汽流量计本身输出信号不稳定。进一步查看,流量计测量不稳定。现场蒸汽流量计为横河YF-100系列分体式流量计,现场安装及其使用条件均符合要求,无振动、强电、工频信号等干扰源。进一步确定传感器本身正常,变送器输入异常,而变送器在其他地点测试使用正常。最终经多次现场实验,确定为分体式专用电缆YF011的蓝色接地线带来干扰。YF011为双层屏蔽电缆,有黑色、蓝色接地线,正常状况下较好保证了传输信号的稳定和准确,但在个别情况下,亦可能带来由地线引起的干扰。
采取措施:将YF011电缆蓝色接地线悬空,流量测量稳定。将YF011接地线悬空符合横河技术培训要求,允许在有干扰情况下悬空接地线,而不会影响测量值的准确性。
2.4 酸解系统与电脑主机通讯异常
现场控制系统情况:控制系统硬件使用西门子S7-300系列CPU及硬件,编程软件为西门子STEP7 V5.2,组态软件为WINCC6.02,通讯方式为MPI方式,电脑主机加装CP5611通讯板卡,通过专用MPI电缆与西门子S7-314CPU通讯。
故障现象:通讯数据不正常,经常出现数据断网情况,有时出现电脑主机死机现象。
原因查找:现场查看,测试电脑主机,正常;分析软件,运行正常;测试PLC通讯,无异常;设备接地正常;无明显干扰存在。当检查CP5611板卡,发现其金手指存在锈蚀现象,经表明清洁后,绣迹仍存在。再仔细查看MPI电缆接口处,也发现锈蚀现象。控制室因与酸解生产线较近,空气湿度大,空气含酸性成分,长期使用导致板卡锈蚀,接触不好,通讯数据丢失。
采取措施:重新选择控制室,与酸解生产线离开一定距离,在电脑及PLC机柜处放置除湿剂,控制室内湿度,通风窗口选择背离生产线一面,更换锈蚀CP5611卡及MPI电缆。处理后,长期使用正常。
3、结语
作为一个电气维护人员,要不断的学习新的知识,并将之运用到实际工作中去,勇于探索不断实践,才能更好的解决好实际工作中遇到的各种疑难杂症。
