SLC500可编程逻辑控制器故障防范及故障原因的经验分析

2013-09-03 06:32王兴松
中国信息化·学术版 2013年7期
关键词:发射机接线屏蔽

王兴松

【摘 要】通过多年广播发射机SLC500可编程逻辑控制器的维护经验,总结出故障防范的措施;通过常见故障原因分析,找出问题根源,进行技术改进,有效地减小SLC500可编程逻辑控制器的故障率。

【关 键 词】 SLC500可编程逻辑控制器 死机 PLC

【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)07-0225-01

一、引言

可编程逻辑控制器(简称PLC)是一种用于工业生产自动化控制的设备,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。然而,尽管PLC可靠性高,抗干扰能力较强,但当工业环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成机器设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行。

二、PLC故障防范措施

在美国哈里斯公司生产的DX系列中波发射机中,PLC系统采用是罗克韦尔自动化公司的SLC500系列PLC,图1所示为DX系列中波发射机SLC500系列PLC实物图。检修维护DX系列发射机的过程中,时常发生PLC故障导致发射机不能正常工作,查找处理起来比较耗时。总结经验发现:大部分故障原因与PLC设计安装密切相关。做好PLC设计安装能较好地防范PLC故障,主要可以从以下几个方面来采取措施。

1、工作电源的合理处理。SLC500系列PLC的工作电源常见有两种:24VDC和220VAC。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端加装开关稳压电源。

2、合理布线。PLC控制线以及PLC的电源线和I/O端接线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O端接线和大功率线分开走线,若条件允许,分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。PLC的输入和输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽层,屏蔽层应一端或者两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

3、PLC应远离强干扰源。对于大功率广播发射台站而言,这个尤其难以做到,一般建议将PLC系统装置在一个近似屏蔽的机柜内,尽一切可能减少高频信号对PLC系统的影响。

4、正确安装I/O端接线。输入接线一般不要太长;I/O端接线不能用同一根电缆,I/O端接线要分开。

5、正确选择接地点。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。接地的目的通常有两个:为了安全和为了抑制干扰。PLC控制系统的接地包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机;模拟地电位的分布干扰将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。

三、PLC故障经验分析

引起SLC可编程逻辑控制器故障原因较多,总的来说,可以分为以下几类。

1、通电故障。该故障的原因有:电磁干扰;室外雷电;PLC系统接地不合理;输出为感性负载时没有接浪涌抑制器;输入电源故障;CPU模块存储器模块损坏。

2、运行故障。该故障的原因有:电磁干扰;室外雷电;PLC系统接地不合理;输入电源纹波较大;电源掉电或者扩展框架电源功率不足;PLC梯形图程序进入死循环。

3、运行切换故障。该故障的原因有:CPU模块处理器版本与软件及程序不兼容;程序损坏;电磁干扰;PLC系统接地不良;PLC梯形图程序设计有问题。

4、I/O故障。该故障的原因有:电磁干扰;室外雷电;PLC系统接地不合理;特殊模块请求中断服务,但处理器不支持;处理器I/O驱动程序软件损坏;电源功率不足。

5、用户程序指令故障。该故障的原因主要是PLC梯形图编程时设计缺陷所导致。

可能会使PLC梯形图程序改变的原因有:极端的环境条件、电磁干扰、接地不合理、接线连接不正确、存在不允许的外界干扰等。如果怀疑存储器内容有变动,可以与以前存储在EEPROM模块中的源程序对照检查。

四、PLC改进经验

对于工作在广播发射台站的大功率、高频辐射环境下的SLC500可编程逻辑控制器而言,其工作环境相当恶劣,对其进行针对性地改进显得尤为重要。

1、对其工作空间进行屏蔽处理。利用铜皮将PLC系统装置的整个外围空间的腔体做屏蔽处理,尽最大可能减小高频辐射对系统中各种信号的影响。

2、完善其接地系统。PLC系统装置的接地系统主要包括电源模块的接地和底板与机架的接地。原设计中,SLC500机架与DX发射机的接地主要来自各类排线里的接地引脚,建议在SLC机架与发射机系统接地之间接一根屏蔽编织线。

3、提高其供电质量。原设计中,SLC500可编程逻辑控制器使用电源是分立的+24V非稳压电源组件,属于传统电源,它仅由一个美国Acme电气公司线性变压器(500B24HA)、一个桥式整流器(GBPC5002)及一只滤波电解电容器(33000μF/50VDC)组成。这种分立元件组成的非稳压电源,由于元器件老化或变质,极易出现噪声大、输出直流电压不稳定等毛病。为提高电压稳定性,减小输出纹波,选择市场上主流的开关电源代替+24V非稳压电源组件。开关电源主要优势有:⑴内部功率损耗小,转换效率高,一般可达90%以上;⑵体积小,重量轻;⑶稳压范围宽,输出电压在一定范围连续可调;⑷滤波效率大为提高。⑸安全可靠,内部具有各种形式的保护电路,当电源负载出现故障时,能自动切断电源,保障其功能可靠。

4、加装风扇,冷却CPU模块。原设计中采用SLC系列5/04 CPU模块,其高速处理速度为0.9ms/k,温度高,容易受干扰,所以在CPU模块串口线上加了防干扰磁环,在CPU模块前面加一个小风扇进行强制风冷。

通过以上技改处理之后,SLC500可编程逻辑控制器故障率大大减少,有利地保障了广播发射机的安全稳定高效运行。

五、结束语

SLC可编程逻辑控制器是广播发射机的核心部位,广大技术人员应认真熟悉其工作原理、维护方法。通过观察PLC电源模块、CPU模块和I/O模块的面板,能够定位、诊断出主要故障。对照SLC可编程逻辑控制器用户手册和触摸屏所显示的故障代码,利用这些故障诊断指示灯,可以帮助技术人员跟踪输入/输出设备、接线或CPU的故障。

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