【導(dǎo)讀】基于PLC的液體混料罐控制系統(tǒng)設(shè)計。完成時間：2021年5月。第4章系統(tǒng)常見故障分析

　　

【正文】 第 4 章 系統(tǒng)常見故障分析及維護 為了延長 PLC 控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的沒備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有比較準(zhǔn)確的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障， 以便采取措施，希望能對 PLC 過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和維護有所幫助 。 系統(tǒng)常見故障分析及維護 統(tǒng)故障一般指整個生產(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、主機箱、擴展機箱、 I/0 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、接觸器、閥門、電動機等。 28 系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作，散熱中，電壓 和電流的波動沖擊是不可避免的。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適成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線很壞，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)計和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮到空氣、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，故降率已經(jīng)大大下降。 對于 PLC 主機系統(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，加裝降溫描施，定期除塵，使 PLC 的外部環(huán)境符合其安裝運行要求；同時在系統(tǒng)維修時，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作，謹(jǐn)防人為的對主機系統(tǒng)造成損害。 PLC 的 I/O 端口系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 最大的薄弱環(huán)節(jié)在 I/0 端口。 PLC 的技術(shù)優(yōu)勢在于其 I/O 端口，在主機系統(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)健部件，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其影響，首先要按照其使用的要求進 行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理 。 現(xiàn)場控制設(shè)備故障分析及處理 在整個過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地的地點在現(xiàn)場，現(xiàn)場中最容易出故障的有以下幾個方面 。 1． 第 1 類故障點是在繼電器、接觸器。 PLC 控制系統(tǒng)的日常維護中，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，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。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)運行的影響。 2. 第 2 類故障多發(fā)生在閥門等設(shè)備上。因為這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生 29 誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運行時要加強對此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。 3. 第 3 類故障點是傳感器和儀表，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)備安裝時信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在 PLC 內(nèi)部進行軟件濾波。這類故障的 發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護 由于 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計的裝置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中 。 但如果工作環(huán)境過于惡劣，如干擾特別強烈，可能使 PLC 引起錯誤的輸入信號；運算出錯誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯誤的輸出信號；造成錯誤的動作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運行 。 因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計時采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。 外界干擾的主要來源有 ： 1. 電源的干擾 供電電源的波動以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。 2. 感應(yīng)電壓的干擾 PLC 周圍鄰近的大容量設(shè)備啟動和停止時，因電磁感應(yīng)引起的于擾；其它設(shè)備或空中強電場通過分布電容串入 PLC 引起的干擾。 3. 輸入輸出信號的干擾 輸入沒備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負(fù)載的場合，輸出信號由斷開一閉合時產(chǎn)生的突變電流和由閉合一斷開的反向感應(yīng)電勢以及電磁接觸器的接點產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。 4. 外部配線干擾 因各種電纜選擇不合理，信號線絕緣降低，安裝，布線不合理等產(chǎn)生的干擾。 提高 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施： (1) 科學(xué)選 型 ； (2) 選擇高性能電源，抑制電網(wǎng)干擾 ； (3) 正確選擇接 地點，完善接地系統(tǒng)； (4) 柜內(nèi)合理選線配線，降低干擾。 30 結(jié) 論 本設(shè)計主要闡述液體混料罐的自動控制，實現(xiàn)液體混料全過程 ：即進料、混料、出料的自動控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單， 運行穩(wěn)定可靠。使用了 西門子 S7200 型號 PLC，設(shè)計了控制程序。 由于客觀條件的限制，在本設(shè)計中沒有將指令程序通過編程器送入 PLC，并且還 進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和安裝運行都無法完成。若以后條件允許，可以對以上設(shè)計進 行進一步完善。 31 謝 辭 本文是在 張 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。 指導(dǎo)老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我掌握基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。在此，我謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和忠心的感謝！ 此外，在本論文的設(shè)計當(dāng)中。還受到了多位老師的指導(dǎo)和幫助，他們無私奉獻(xiàn)，兢兢業(yè)業(yè) ，教書育人的態(tài)度深深打動了我，在此我也向在本論文設(shè)計過程中曾給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的老師們說聲謝謝！ 與此同時，還要感謝同學(xué)的幫忙，在論文資料收集期間，不管遇到什么困難同組同學(xué)都主動給予幫助，認(rèn)真討論學(xué)習(xí)，在此也感謝他們！最后向我三年大學(xué)中給予指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)真摯地說聲謝謝！也再一次感謝我的指導(dǎo)老師！ 參考文獻(xiàn) 32 [1] 余雷聲 .電器控制與 PLC 應(yīng)用 [M]. 西安： 機械工業(yè)出版社 ,2021 [2] 陳建明 .電器控制與 PLC 應(yīng)用 [M]. 天津： 電子 工業(yè)出版社 ,2021 [3] 張萬忠 .電器與 PLC 控制 技術(shù) [M]. 上海：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [4] 謝文輝 .PLC 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