电气设备的点检与维护

可编程序控制器(PLC)的点检与维护,马鞍山钢铁股份有限公司,可编程序控制器(PLC)是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于维护等优点而获得广泛应用。目前马钢公司各厂（矿）的各类生产线均采用大型可编程序控制器(PLC)进行自动化控制，单体生产设备采用中、小型可编程序控制器(PLC)进行顺序逻辑控制。种类涉及SIEMENSS5S7系列、SchneiderModiconQuanTum系列、GE90-30VersaMax系列、TMEICV-series等。,马鞍山钢铁股份有限公司,尽管可编程序控制器(PLC)在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但在使用时由于工业生产现场的工作环境变化，大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，交、直流传动装置在运行过程中的电磁干扰，以及工业粉尘等都会影响PLC的正常工作。为了确保整个自动化系统稳定可靠，应当尽量使PLC有良好的工作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。,马鞍山钢铁股份有限公司,1、PLC在安装和使用时应注意的问题PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.1PLC的成套安装在PLC成套安装时，有三种安装方法，整体式PLC一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN(德国共和标准)轨道固定。模块式PLC一是用DIN轨道固定,另一种是机架底板固定。为了使PLC控制系统工作可靠，通常把PLC安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证PLC在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，控制柜中应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。控制柜顶部要安装轴流风扇，强迫通风。,马鞍山钢铁股份有限公司,为了避免其他外围设备的电干扰，PLC应尽可能远离高压电源线和高压设备，PLC与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。PLC在成套安装时，要严防导线头、碎金属削等从散热孔掉入PLC内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.2PLC对工作环境的要求：(1)环境温度控制在050的范围，最好在有空调的房所内。(2)相对湿度不超过85%或者不能存在露水凝聚(由温度突变或其他因素所引起的)。(3)不能有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。(4)不能有大量金属灰尘。(5)不能有频繁或连续的振动，振动频率为1055Hz、幅度为0.5mm。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.3PLC供电电源PLC供电电源为50Hz、220V10%的交流电。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作。对于因供电电源波动带来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果供电电源波动较大，可采用不间断电源（UPS）供电，或安装一个变比为400:230的隔离变压器，以防止因供电电源中性点偏移而产生的供电电源波动，以及减少设备与地之间的干扰。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.4PLC系统的接地良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害，有效抑制各类电磁干扰。接地线应与PLC上的专用接地端相接，主机架、扩展机架、远程站的接地点应接在一起。接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC，接地电阻1。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.5输入与输出接线PLC一般接受控制按钮、限位开关等输入的开关量信号，以及外部传感器输入的模拟量信号。接线端子是PLC与外部信号转换的端口。输入接线，一般指外部触点、传感器与输入端口的接线。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。,马鞍山钢铁股份有限公司,输入接线还应特别注意以下几点：输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小,电压降不大时，输入接线可适当长些。(2)输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。(3)PLC所接受信号的脉冲宽度，应大于扫描周期的时间。,马鞍山钢铁股份有限公司,PLC一般有开关量信号和模拟量信号输出，开关量信号输出有继电器输出、晶体管输出2种形式。输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器动作时，相对的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。,马鞍山钢铁股份有限公司,此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.PLC的点检与维护为了保障PLC系统的正常运行，定期对PLC系统进行检查和维护是必不可少的，而且还必须熟悉一般故障诊断和排除方法。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.1定期检查PLC是一种工业控制设备，尽管在可靠性方面采取了许多措施，但工作环境对PLC影响还是很大的。所以，通常每个半年时间应对PLC做定期检查。如果PLC的工作条件不符合表1规定的标准，就要做一些应急处理，以便使PLC工作在规定的标准环境。,马鞍山钢铁股份有限公司,表1周期性检查一览表,马鞍山钢铁股份有限公司,2.3故障查找与处理PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用编程器和PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。,马鞍山钢铁股份有限公司,表2CPU、I/O远程站故障查找与处理,马鞍山钢铁股份有限公司,表3输入单元查找与处理,马鞍山钢铁股份有限公司,表4-1输出单元查找与处理,马鞍山钢铁股份有限公司,表4-2输出单元查找与处理,马鞍山钢铁股份有限公司,2.4日常维护及常见故障的判定要点PLC系统的定期检修维护主要是由专业工程师来完成，PLC系统在正常生产运行过程中其程序是不会发生变化的，PLC系统的程序错误和模板硬件故障经常发生在PLC系统停送电时，因此在日常检修时只需断开PLC输入、输出等外围工作电源，而PLC主机架及远程站的通讯电源不易断开。,马鞍山钢铁股份有限公司,影响PLC控制系统稳定运行的主要原因是外部输入信号和执行元件，而它们是有变化趋势的，因此日常的点检维护就非常重要，除了要保持PLC设备的清洁、接线端子的清洁和接线紧固外，可通过对一些异常现象的分析来判定可能产生的故障和故障原因。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.4.1通过HMI来分析判定大型PLC控制系统一般都设有HMI对整个生产流程进行操作和监控，大量的温度、流量、压力等模拟量信号经过量程转换后，都将在HMI上显示和记录。当某一模拟量输入信号发生无序波动时，说明外部输入回路出现接线松动等不良现象，要及时紧固接线。当某一组模拟量输入信号都发生无序波动时，说明输入模板的机架接地或输入回路电缆的屏蔽接地出现不良现象，要及时检查接地线。,马鞍山钢铁股份有限公司,当温度信号超出上限时，说明外部输入回路或检测元件（PT100等）出现开路现象，要及时紧固接线或更换检测元件。当温度信号超出下限时，说明外部输入回路或检测元件（PT100等）出现短路现象，要及时检查接线或更换检测元件。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.4.2通过数字量输入模板的发光二极管来分析判定所有的数字量输入模板都有输入指示的发光二极管，输入端的一次电路与二次电路之间采用光电耦合隔离，当输入回路闭合时，输入指示的发光二极管亮。通常输入电压为DC24V，1328V为“1”电平。当某一通道的发光二极管发光变暗，说明外部输入回路的接线端子或触点出现接触不良现象，要及时紧固接线或处理触点当几组使用同一电源单元的通道的发光二极管发光都变暗，说明其公共电源电压下降，要及时检查或更换电源模板。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.4.3通过记录正常状态来进行分析比对PLC控制系统在停产检修后的重新开机运行往往不是很顺利，其主要原因是外部联锁条件（水系统、液压系统、选择开关等）不满足。为了尽快确认开机条件，可将PLC控制系统在外部条件具备待机启动和正常运行时PLC数字量输入、输出通道发光二极管的发光状态（亮、灭、闪烁）标记下来，贴在旁边，用于快速比对。此法对于以顺序逻辑控制为主的中、小型PLC控制系统十分有效。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.PLC的定义是什么？答：PLC“可编程序逻辑控制器”是一种数字运算操作的电子装置，它使用了可编程序的存贮器以储存指令，用来执行诸如逻辑、顺序、定时、计数与演算功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。是为在工业环境下应用而设计的可编程控制器。2.PLC与继电器控制的差异是什么？答：(1)组成器件不同：PLC是采用软继电器，继电器控制由硬件继电器等元件构成。(2)触点数量不同：PLC触点可无限使用，继电器控制的触点是有限的。(3)实施控制的方法不同：PLC采用软件编程解决，继电器控制是采用硬接线解决。,复习,马鞍山钢铁股份有限公司,3.输入、输出模板的作用是什么？答：输入模板是将输入PLC的各种控制信号转换成中央处理器(CPU)能够接收和处理的数字信号。输出模板是将中央处理器送出的数字信号转换成现场需要的模拟信号或电平信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。4.输入模板检测到PT100信号超出上限值时可能的故障原因？答：输入回路或检测PT100出现开路现象。5.电磁兼容性(EMC)的定义？答：在电磁环境中，装置具有令人满意的抗干扰工作能力，且不会对在这个环工作的其它装置发生电磁故障。,复习,马鞍山钢铁股份有限公司,电气传动控制装置的点检与维护,马鞍山钢铁股份有限公司,随着微电子技术的发展，全数字控制的交、直流传动装置在控制精度、稳定性和网络通讯上具有无可比拟的优势而得到广泛的应用。目前马钢公司各厂（矿）各类生产线上的交、直流传动系统均采用全数字控制的交、直流传动装置。品种涉及SIEMENS、GE、ABB、TEMIC等。,马鞍山钢铁股份有限公司,1.交、直流传动装置的点检与维护(1)外观完好、仪表显示准确、按钮开关灵活可靠。(2)线路整齐、规范、绝缘良好，端子接线牢固可靠。(3)接地良好，无松动，未与其它金属搭接。(4)柜内照明良好。(5)柜内清洁无杂物、设备整洁干净。(6)功率单元部分要定期清恢，轴流风机是否正常。(7)柜底要有防火隔断。(8)要关闭柜门，严防鼠类进入。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.直流传动装置的工作原理和故障分析根据=U-I*R/Ce,直流电动机有三种基本调速方法：1.改变电枢供电电压U；2.改变励磁磁通；3.改变电枢回路电阻R（串电阻）。在基速以下为恒转矩调速，在基速以上为恒功率调速。直流传动装置由两部分组成：1.系统调节部分；2.功率单元部分。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.1系统调节部分的控制原理：直流调速系统基本上都采用电流内环、速度外环的双闭环逻辑无环流可逆控制方式。速度调节器的作用是将速度给定与速度反馈的偏差信号进行PI运算后，其输出作为电流调节器的给定，用来调节直流电动机的转速。电流调节器的作用是将电流给定值与电流实际值的偏差信号进行PI运算后，其输出对晶闸管的触发角进行控制，给直流电动机提供相应的负载电流。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.2功率单元部分的工作原理：直流传动装置的功率单元部分是由晶闸管组成的三相桥式整流电路，其作用是将三相交流电源整流为电压可调的直流电源，也可将直流电源逆变为交流电源回馈到电网。,马鞍山钢铁股份有限公司,晶闸管的导通条件：(1)阳极与阴极之间施加正向电压；(2)控制极与阴极之间施加触发电压；(3)负载电流要大于或等于晶闸管的维持电流；以上条件缺一不可。晶闸管的关断条件：(1)阳极与阴极之间施加反向电压；(2)负载电流小于晶闸管的维持电流；以上条件有一即可。,马鞍山钢铁股份有限公司,2.3直流传动装置的工作过程,启动过程：速度给定信号经斜坡功能发生器（其作用是限制电机加速度）送入速度调节器，此时速度给定与速度反馈存在很大偏差，速度调节器的输出为饱和值（其输出限幅的作用是限制电机启/制动电流和堵转电流），电流调节器将电流给定值与电流实际值的偏差信号进行运算后，其输出对晶闸管的触发角进行控制，使电机在最大允许电流下进行加速。当电机加速到给定速度时，速度给定与速度反馈相等，速度调节器的输出退出饱和值而输出为相应的负载电流值，启动过程结束。,马鞍山钢铁股份有限公司,停车过程：速度给定信号回零后，速度调节器的输出立刻变为反向饱和值，电流调节器的输出立刻将工作组的晶闸管触发角推入min，直流调速系统进行本桥逆变，将电枢回路电感上的能量回馈到电网。当检测到电枢回路电流为零时，系统封锁工作组的晶闸管脉冲，经过延时，开放待工作组的晶闸管脉冲，此时直流调速系统进入它桥逆变，电枢电流与电机电势方向相反，电机进行快速制动，直至停车。这种将直流电源逆变为交流电源回馈到电网称为有源逆变,马鞍山钢铁股份有限公司,2.4有关直流传动装置故障的分析全数字直流传动装置在运行时对大多数的硬件故障及控制系统故障（电源过电压/欠电压、电枢过电流、缺相、失磁、速度反馈丢失等）均有故障代码显示，故障代码提供故障产生的可能原因及处理方法。下面就一些因参数设置不当而使直流传动装置不能满足生产要求的现象进行分析：,马鞍山钢铁股份有限公司,(1)三钢1#转炉倾动装置停车时溜车,现象：三钢1#转炉倾动装置为SIEMENS全数字直流传动装置，当操作工将炉口摇到任一位置进行停车时，直流传动装置输出电压有一个继续上升然后再回零的过程，造成倾动电机不能及时停车，严重时炉口滑行近一米。分析：造成这一现象的原因是速度环响应慢，查看速度调节器的放大倍数P225=0.4。因速度调节器的放大倍数太小，使得速度调节器的输入发生变化时，输出不能立刻响应，还有一个继续积分的过程。提高P225的值，直流调速系统就产生振荡。因直流调速系统采用电压反馈，整流电压的波形会影响反馈信号,查看速度调节器的反馈滤波时间P200=0ms，电压反馈信号没有经过滤波。处理：将P225=4.5P200=20ms，溜车现象消除。,马鞍山钢铁股份有限公司,(2)中板厂原二辊主传动咬钢时电机堵转,现象：中板厂原二辊主传动在进行全数字直流传动装置小拖大改造时，上/下辊主电机空载运行时一切正常，轧钢时轧棍一咬入板坯，电机即刻堵转，放大堵转电流后，现象依旧。,马鞍山钢铁股份有限公司,分析：造成这一现象的原因是系统特性软，用示波器查看直流传动装置输出的电流波形呈脉动状，逐点查看调速系统各调节器的输出波形，发现速度调节器的输出有被封锁的现象；检查整流变压器输出的电压波形，发现整流变压器输出电压在咬钢瞬间电压下降超过30%，且C相电压低50V。SIEMENS全数字直流传动装置对输入电压的检测及处理的缺省方式是：电源下降超过20%，系统立刻封锁速度调节器，0.2S内没有恢复将立刻报电源故障，系统跳闸。因此当咬钢瞬间产生大的电流冲击时，整流变压器输出电压将瞬时下降，系统检测到后立刻封锁速度调节器和电流调节器，直流传动装置的输出电流回零，电流减少后，整流变压器输出电压恢复正常，如此反复，系统并不报故障，但电机输出转矩上不去，无法满足生产要求。,马鞍山钢铁股份有限公司,处理：将整流变压器C相电压分节头调至正常位，将欠电压脱扣值由P351=-20%设定为P351=-50%，故障消除。,马鞍山钢铁股份有限公司,3.交流传动装置的工作原理和故障分析,随着科技进步，交流调速已逐渐取代直流调速。中小容量的异步电动机一般采用通用变频器调速；绕线式异步电动机可采用串级调速；中大容量的异步电动机一般采用中压变频器（MV）调速；大容量的同步电动机一般采用交交、LCI、大功率IEGT变频装置等进行调速。,马鞍山钢铁股份有限公司,3.1交流调速的控制方式,(1)交流电机的同步转速n。与电源频率f成正比，即（P为电机极对数），所以改变电源频率f即可实现变频调速。另外，电机调速时，磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；磁通太强，会使铁芯饱和导致过大的励磁电流，严重时会使绕组过热而损坏电机。因此，可根据异步电动机的电势方程：E=4.44fwk忽略定子压降，得：（C1=1/4.44kw）因此在电动机调速时，保持V/f为恒定，即实现恒磁调速。对与控制对象为多台电机并联运行，应采用恒磁调速。,马鞍山钢铁股份有限公司,(2)根据电机统一理论，对交流电机实行矢量控制，即对电动机的磁通分量和转矩分量分别进行控制，可以获得与直流电机相