Analisi dei guasti del sistema PLC
Un PLC è composto principalmente da un’unità di elaborazione centrale, un’interfaccia di input, un’interfaccia di output, un’interfaccia di comunicazione e altre parti. La CPU è il cuore del PLC, il componente I/O è collegato al circuito di interfaccia tra l’apparecchiatura di campo e la CPU, mentre l’interfaccia di comunicazione viene utilizzata per la connessione con il programmatore e il computer superiore. Per un PLC integrale, tutti i componenti sono installati nello stesso alloggiamento; per un PLC modulare, ogni parte funzionale è confezionata in modo indipendente, chiamata modulo o modello, e ogni modulo è collegato tramite bus e montato su rack o guida.
I guasti del sistema di controllo PLC si dividono in guasti software e guasti hardware. Il sistema PLC comprende il processore centrale, il modulo principale, il modulo di espansione, il modulo I/O e le relative apparecchiature di rete ed esterne. Le apparecchiature di controllo della produzione sul campo includono porte I/O e apparecchiature di collaudo del controllo sul campo, come relè, contattori, valvole, motori, ecc.
1. Guasto del software PLC
Il PLC è dotato di capacità di autodiagnosi: quando si verifica un errore di funzionamento del modulo, spesso può allarmarsi e rispondere in base alla procedura preimpostata, e può essere valutato tramite l’accensione della spia di guasto. Quando l’alimentazione è normale, anche gli indicatori sono normali, in particolare il segnale di ingresso è normale, ma il funzionamento del sistema non è normale (nessuna uscita o caos). In linea con il principio di manutenzione “prima facile dopo difficile, prima soft dopo hard”, verificare innanzitutto se c’è un problema con il programma utente.
Il programma utente è memorizzato nella RAM del PLC ed è volatile. Quando la batteria di backup si guasta, l’alimentazione del sistema si interrompe, il rischio di perdita o malfunzionamento del programma è molto elevato e anche forti interferenze elettromagnetiche possono causare errori di programmazione.
2. Guasto hardware del PLC
① La porta I/O del PLC è difettosa.
Il guasto del modulo I/O è dovuto principalmente all’influenza di varie interferenze esterne. Innanzitutto, è necessario utilizzarlo in conformità con i requisiti del suo utilizzo e non ridurlo a piacimento. Successivamente, è necessario analizzare i principali fattori di interferenza e isolare o gestire le principali fonti di interferenza.
② Errore del sistema host PLC
A. Il sistema di alimentazione è difettoso. L’alimentazione in funzionamento continuo ha un impatto inevitabile sulla dissipazione del calore e sulle fluttuazioni di tensione e corrente.
B. Guasto del sistema di rete di comunicazione. La comunicazione e la rete sono soggette a interferenze esterne e l’ambiente esterno è uno dei principali fattori che causano il guasto delle apparecchiature di comunicazione esterne. Il danneggiamento del bus di sistema è dovuto principalmente alla struttura plug-in del PLC. L’uso prolungato del modulo plug-and-remove causerà danni alla scheda di stampa locale o alla piastra inferiore, all’interfaccia plug-in e ad altri bus. Le cause della perdita del bus di sistema sono le variazioni di temperatura dell’aria, le variazioni di umidità, l’invecchiamento della plastica del bus, l’invecchiamento della linea stampata, l’ossidazione dei punti di contatto, ecc.
③ guasto dell’apparecchiatura di controllo sul campo
A, relè, contattore. Per ridurre tali guasti, dovremmo cercare di utilizzare relè ad alte prestazioni, migliorare l’ambiente di utilizzo dei componenti e ridurre la frequenza di sostituzione. Se l’ambiente di lavoro è ostile, il contatto del contattore è facile da incendiare o ossidare, e quindi si deforma a causa del calore fino a renderlo inutilizzabile.
B, valvole o pistoni e altre apparecchiature. L’uso prolungato, la mancanza di manutenzione, i guasti meccanici ed elettrici sono la causa principale di guasti, poiché le parti chiave di tali apparecchiature presentano uno spostamento relativo generalmente elevato, o richiedono diverse fasi, come la conversione elettrica per completare la conversione della posizione della valvola o del pistone, o l’uso di un attuatore elettrico per spingere e tirare la conversione della posizione della valvola o del pistone. Collegamenti meccanici, elettrici, idraulici e di altro tipo leggermente non in posizione possono causare errori o guasti.
C, interruttori, posizioni limite, protezioni di sicurezza e funzionamento in loco di alcuni componenti o guasti alle apparecchiature, la causa potrebbe essere l’usura a lungo termine, l’uso prolungato e l’invecchiamento dovuto alla ruggine. La risoluzione di tali guasti alle apparecchiature si riflette principalmente nella manutenzione regolare per mantenerle sempre in buone condizioni. Per i finecorsa, in particolare quelli installati su apparecchiature pesanti, oltre alla manutenzione regolare, è necessario integrare diverse misure di protezione in fase di progettazione.
D. I sotto-dispositivi del sistema PLC, come scatole di derivazione, terminali, bulloni e dadi, sono difettosi. La causa di questo tipo di guasto è principalmente dovuta al processo di produzione dell’apparecchiatura stessa, al processo di installazione e all’accensione e alla ruggine a lungo termine. Secondo l’esperienza ingegneristica, questo tipo di guasto è generalmente difficile da individuare e riparare. Pertanto, l’installazione e la manutenzione dell’apparecchiatura devono essere eseguite in conformità con il processo di installazione e i requisiti di installazione, evitando pericoli nascosti.
E. Guasto del sensore e del misuratore. Questo tipo di guasto si riflette generalmente in un segnale anomalo nel sistema di controllo. Quando si installano apparecchiature di questo tipo, lo strato di schermatura della linea di segnale deve essere collegato a terra in modo affidabile a un’unica estremità e deve essere posato il più lontano possibile dal cavo di alimentazione, in particolare il cavo di uscita dell’inverter ad alta interferenza, e il filtraggio software deve essere eseguito all’interno del PLC.
F, guasto di alimentazione, terra e rumore della linea di segnale (interferenza).
Analisi del caso di guasto del sistema PLC
1. Istanza di guasto hardware del PLC
① un dispositivo petrolchimico PLC Siemens (S7-300, CPU315-2DP) ha smesso improvvisamente di funzionare mentre era in uso.
Controllo e analisi dei guasti: controllare la spia di allarme, il programma e l’alimentatore. Durante il controllo dell’allarme, si è riscontrato che la batteria BAT sulla CPU è attiva. Durante il controllo del programma, si è riscontrato che non era presente alcuna soluzione per la risoluzione dei problemi relativi al guasto della batteria. Risoluzione dei problemi: sostituire la batteria della CPU e gestire il guasto della batteria nel programma.
2. Una notte, la comunicazione tra il PLC del compressore e il PLC di controllo principale si è interrotta improvvisamente, il DCS di controllo principale visualizza l’allarme di interruzione della comunicazione tra il PLC del compressore e il PLC di controllo principale, nella sala di controllo del compressore, il segnale del motore sul DCS di sintesi del controllo principale viene visualizzato in rosso (stato di arresto), alcuni segnali di flusso, pressione, temperatura e altri nella sala di controllo del compressore, gli allarmi di alta e bassa pressione vengono visualizzati sul DCS di sintesi del controllo principale. A causa dell’interruzione della comunicazione, alcuni importanti interblocchi nella sala di controllo del compressore non possono essere inviati al controllo principale, causando l’arresto dell’intero impianto.
Ispezione e analisi dei guasti: in teoria, ci sono due motivi principali per l’interruzione della comunicazione tra il PLC del compressore e il PLC di controllo principale: uno è che il software non è sincronizzato; l’altro è dovuto a guasti hardware come le schede CP525 e le schede CPU.
Innanzitutto, bisogna affrontare l’aspetto software. L’operazione di sincronizzazione è stata eseguita nel PLC di controllo principale e la quattordicesima cifra della parola dati DW13 è stata forzata a comunicare, ma la comunicazione non è stata ancora stabilita; sembra che il PLC di controllo principale non sia stato causato dalla sincronizzazione. Quindi, la sincronizzazione è stata eseguita nel PLC del compressore, forzando la parola dati di comunicazione MW10 nel 14° bit, stabilendo la comunicazione. Pertanto, si conferma che la causa dell’interruzione della comunicazione tra il PLC e il PLC di controllo principale del compressore è la mancata sincronizzazione del programma del compressore, a sua volta causata da un’interferenza elettromagnetica esterna.
Risoluzione dei problemi: per evitare il ripetersi di tali guasti, è necessario rafforzare la schermatura della sala di controllo ed è vietato l’uso di strumenti di comunicazione come i telefoni cellulari nella sala di controllo.
③ Allarme luminoso SF del PLC Siemens (S7-300)
Ispezione e analisi dei guasti: l’allarme della lampada SF indica che il punto di ingresso è difettoso. Risoluzione dei problemi: verificare lo stato di funzionamento di ciascun punto di ingresso. Durante l’ispezione, si rileva che un trasmettitore di temperatura in loco non riceve alcun segnale di ingresso e il guasto scompare dopo l’elaborazione.
④ L’esterno di un punto di ingresso del PLC non è collegato (anche se la linea di collegamento sul terminale di ingresso è smontata), ma il punto di ingresso è stato effettivamente collegato e la spia di ingresso corrispondente è accesa fissa durante l’analisi dei guasti: determinare che i terminali adiacenti del terminale sono stati collegati e che tra i terminali di ingresso del PLC sono presenti limatura di ferro, che causa il collegamento del punto di ingresso o il danneggiamento del punto di ingresso.
Risoluzione dei problemi: smontare il cablaggio di tutti i terminali di ingresso del PLC, verificare che siano presenti molti trucioli di ferro sul blocco terminale di ingresso, far saltare i trucioli di ferro sui terminali e quindi ripristinare il cablaggio; il guasto è stato eliminato.
⑤ sistema di controllo PLC scheda di ingresso digitale SF luce diventata rossa
Ispezione e analisi dei guasti: Dopo aver ripristinato l’alimentazione della scheda, il fenomeno di guasto persiste; dopo aver riavviato il PLC, l’indicatore di guasto è ancora rosso. Pertanto, dopo aver controllato uno per uno i segnali in loco ricevuti dalla scheda, è stato riscontrato un interruttore di segnale anomalo. Dopo aver misurato con un multimetro, si è riscontrato che la resistenza del loop è infinita, il che indica che l’interruttore di ritorno è rotto e rilevato dalla scheda di ingresso digitale. Risoluzione dei problemi: Dopo aver sostituito il pezzo di ricambio, l’indicatore di guasto è spento.
⑥ La scheda di ingresso analogico del sistema di controllo PLC del pelletizzatore ha ricevuto il segnale di campo sul DCS che indica infinito
Ispezione e analisi dei guasti: l’analisi potrebbe indicare che il cavo di comunicazione collegato tra il trasmettitore di pressione di campo e la scatola di giunzione è difettoso, quindi il cavo di comunicazione viene sostituito, ma il fenomeno persiste. Dopo un’attenta ispezione e analisi dell’intero circuito, si è scoperto che ci sono tre punti facili da escludere nel circuito: il trasmettitore di pressione stesso, il cavo di comunicazione, il morsetto, il trasmettitore di pressione e il cavo di comunicazione. Quando la scheda è stata smontata, si è scoperto che un piccolo blocco integrato al suo interno era bruciato. Risoluzione dei problemi: sostituire la scheda.
⑦ dei due controller PLC mutual hot spare solo uno può funzionare, l’altro è sempre fermo
Ispezione e analisi dei guasti: spegnere l’intero quadro elettrico, avviare due PLC host contemporaneamente dopo la trasmissione dell’alimentazione oppure avviare solo un PLC host. Dopo aver interrogato i dati rilevanti, si scopre che i due blocchi funzionali di sistema OB70 e OB72 sono responsabili degli errori di ridondanza. Se i due blocchi funzionali non vengono inseriti, la ridondanza del sistema viene persa, ovvero può funzionare solo una CPU. Risoluzione dei problemi: dopo l’inserimento dei due blocchi funzionali di sistema, il sistema di controllo torna alla normalità.
2. Istanza di errore software del PLC
Un sistema di controllo PLC che è stato spento per un periodo di tempo non può essere riavviato dopo essere stato riacceso
Ispezione e trattamento dei guasti: il personale addetto alla manutenzione ritiene che il programma sia errato dopo l’ispezione, è naturale inserire la scheda EPROM nel PLC, pulire sempre il programma di copia, riavviare dopo il completamento, il guasto persiste, perché il programma non è di grandi dimensioni, leggere il programma sull’EPROM uno per uno e le istruzioni sul manuale risultano essere esattamente le stesse dopo il controllo e la copia ripetuta è considerata un guasto hardware del PLC.
Il programma di backup viene richiamato dal PG e confrontato con il programma in EPROM. Il risultato mostra che la tabella dei comandi è la stessa, ma l’indirizzo di memorizzazione del programma è cambiato. Dopo che il programma di backup è stato inviato al PLC, il dispositivo funziona normalmente. Si può notare che anche il programma in EPROM presenta un errore; cancellare e riscrivere il problema è stato risolto.
La probabilità di danni all’hardware del PLC o di errori di funzionamento del software è molto bassa. Verificare il guasto. L’attenzione dovrebbe essere rivolta ai componenti elettrici periferici del PLC. Il guasto del PLC è principalmente dovuto a guasti del segnale dell’interfaccia periferica. Manutenzione. Finché il PLC ha parte del controllo del normale funzionamento, non c’è motivo di dubitare di problemi al programma del PLC. Verificare che il programma operativo abbia un output e che l’interfaccia del PLC non abbia output: si tratta di un guasto del circuito di interfaccia. Il guasto hardware del sistema PLC è più frequente di un guasto software, ed è causato principalmente da un segnale esterno non soddisfatto o da un guasto del componente di esecuzione, piuttosto che da un problema del sistema PLC.
L’errore può essere determinato in base allo stato di ingresso e uscita del PLC. I segnali di ingresso e uscita del PLC passano attraverso il canale I/O; alcuni errori si rifletteranno nel canale dell’interfaccia I/O; talvolta, osservando lo stato dell’interfaccia I/O, è possibile individuare la causa dell’errore.
Il PLC ha una funzione di autodiagnosi, che verifica il guasto in base alle informazioni di allarme, ne identifica la causa e ne determina la posizione. È anche il mezzo e il metodo di base per verificare ed eliminare un guasto del PLC. Innanzitutto, determinare se il guasto è globale o locale: il computer superiore visualizza un numero di componenti di controllo che non funzionano correttamente, generando numerose informazioni di allarme. È necessario controllare il modulo CPU, il modulo di memoria, il modulo di comunicazione, l’alimentatore e altri componenti pubblici.
L’esperienza dimostra che la maggior parte dei guasti del sistema di controllo PLC viene verificata dal programma PLC. Le azioni del sistema di controllo PLC vengono completate in un ordine specifico. Osservando il processo di funzionamento del sistema, confrontando il guasto con la situazione normale, è possibile individuare la maggior parte dei dubbi e determinare la causa del guasto.
Alcuni guasti possono essere visualizzati direttamente sullo schermo come cause di allarme, anche se alcuni contengono informazioni di allarme che non riflettono direttamente la causa dell’allarme; alcuni guasti non producono informazioni di allarme, ma alcune azioni non vengono eseguite; nei due casi sopra menzionati, il monitoraggio del funzionamento del programma PLC è un modo efficace per verificare il guasto.
