簡(jiǎn)述工控PLC控制模塊電源的改進(jìn)應(yīng)用

張 慧，杜巖開

(風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南焦作 454003)

1 工控PLC控制模塊

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。開關(guān)量的邏輯控制是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序的控制，需要它們按照一定的邏輯順序條件進(jìn)行一定的順序動(dòng)作，并按照相應(yīng)的邏輯關(guān)系進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，以及大量離散量的數(shù)據(jù)的采集。傳統(tǒng)上，這些工作是通過(guò)氣動(dòng)或者電氣控制系統(tǒng)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的。自從有了PLC技術(shù)使其變得異常方便快捷。

目前工控PLC模塊電源都是由穩(wěn)壓電源提供，其優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單、布線方便，減少了控制過(guò)程。缺點(diǎn)是同一模塊的輸入輸出電器元件，如接近開關(guān)、限位開關(guān)、料位指示、各種電磁閥、汽笛、指示燈等電源未加以分割，共用電源導(dǎo)致千變?nèi)f化的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，一旦輸入輸出模塊的外圍電器出現(xiàn)短路，就會(huì)導(dǎo)致電壓降、電流劇增，誘發(fā)直流電源保護(hù)。雖然電壓只有24 V，但短路電流較大，將整個(gè)PLC的供電電壓拉低，甚至失去工作能力，引起整個(gè)控制過(guò)程癱瘓、生產(chǎn)過(guò)程中止，直接影響整條生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

2 常見故障及改進(jìn)前處理方法

工控PLC模塊電源出現(xiàn)短路故障，比較難處理，因?yàn)榭傠娫赐螺犑畮?、幾十個(gè)輸入輸出模塊或外圍線路，每個(gè)模塊都由電源直接供給且沒有任何保護(hù)，僅僅在直流總電源的交流側(cè)和直流側(cè)有自動(dòng)空氣開關(guān)或保險(xiǎn)參與保護(hù)。維修電工們的傳統(tǒng)處理方法一般有兩種。一種是按圖索驥法。即根據(jù)圖紙?zhí)崾驹诳刂乒駜?nèi)查明每一支PLC模塊的輸入輸出電源部分的線路走向，然后一邊逐個(gè)拆除每一支線路的電源部分，一邊憑借著在此過(guò)程中所出現(xiàn)的現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行判斷，當(dāng)拆除到某一PLC模塊支路電源部分時(shí)，總PLC模塊電源正常了，就說(shuō)明該P(yáng)LC模塊支路的外部輸出電源出現(xiàn)了問(wèn)題，隨后去生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查找、再?gòu)氐滋幚?。另一種查找PLC模塊電源短路點(diǎn)的方法，就是根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境加上日常積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，維修電工們直接深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，去將自己感覺容易出現(xiàn)短路故障的現(xiàn)場(chǎng)各控制柜、箱、指示燈、電磁閥等元器件進(jìn)行拆除、測(cè)量，從而判斷出短路故障點(diǎn)，然后再加以排除。

上述兩種處理工控PLC模塊電源短路故障的方法，是當(dāng)前企業(yè)中維修電工們常用和必用的方法。由于缺乏指導(dǎo)方向性，這兩種方法都比較盲目，在不厭其煩的拆卸線頭、元器件的過(guò)程中維修工們要耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間，甚至在拆卸的過(guò)程中導(dǎo)致二次故障的出現(xiàn)，往往最終發(fā)現(xiàn)的短路點(diǎn)就是一個(gè)線頭的問(wèn)題，但整條生產(chǎn)線都被迫停機(jī)數(shù)小時(shí)，等待處理結(jié)果、等待設(shè)備恢復(fù)正常。從而嚴(yán)重的影響生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。由于此類故障查找的繁瑣和不易，使維修電工們都很懼怕出現(xiàn)這種故障。

圖1 改進(jìn)前3#GK270密煉機(jī)主機(jī)PLC控制模塊原理圖

3 改進(jìn)后的故障處理方法

怎樣才能高效、迅速的處理這種故障，改變處理這種故障盲目、繁瑣、耗時(shí)的現(xiàn)狀呢?

目前，在風(fēng)神輪胎制造一部煉膠工段3#GK270密煉機(jī)工控PLC輸入、輸出電源模塊上，維修電工們經(jīng)過(guò)總結(jié)，有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。首先，他們認(rèn)真梳理從總控制柜向密煉機(jī)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜、箱輸送的線路，找出從PLC輸入輸出部分進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的電源線路。然后，測(cè)算各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的正常電源電壓和運(yùn)行電流值。比如，輸入部分的接近開關(guān)在正常電壓為24 V時(shí)，其電流值在幾十至一百毫安，而輸出部分的電磁閥線圈電壓為24 V時(shí)，其瞬間電流值卻能達(dá)到一點(diǎn)多安培。經(jīng)過(guò)梳理后，維修電工們掌握了相關(guān)電子元器件的準(zhǔn)確運(yùn)行資料，就能著手進(jìn)行改造。

我們針對(duì)不同PLC輸入輸出模塊電源的功率、電壓、電流選擇相應(yīng)的自動(dòng)空氣開關(guān)，將24 V直流電源的輸出部分分成多條支路，并將這些支路經(jīng)過(guò)自動(dòng)空氣開關(guān)后再一路一路的向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分配，針對(duì)所分配支路的功率、電流大小，選擇合適的自動(dòng)空氣開關(guān)整定值，保證參與保護(hù)控制的自動(dòng)空氣開關(guān)有效可靠的發(fā)揮作用。

圖2 改進(jìn)后3#GK270密煉機(jī)主機(jī)PLC控制模塊原理圖

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，設(shè)備在進(jìn)行正常的生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，這些自動(dòng)空氣開關(guān)是不動(dòng)作的。但當(dāng)某一輸入或輸出回路的電源部分出現(xiàn)短路故障時(shí)，該回路的電流就會(huì)瞬間增大至正常值的幾十或上百倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自動(dòng)空氣開關(guān)的整定值，這樣就會(huì)引起相應(yīng)的自動(dòng)空氣開關(guān)迅速跳閘，立即將這一回路的電源斷開，在保持整個(gè)控制電源不受短路沖擊和短路電壓降的影響下，為處理這樣的故障贏得時(shí)間，而維修電工們?cè)诘竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判斷、處理時(shí)，只需根據(jù)跳閘的自動(dòng)空氣開關(guān)所控制的回路，去現(xiàn)場(chǎng)查找這一支路的開關(guān)、線路、電磁閥，很快就可以將此故障徹底處理掉，避免了以往出現(xiàn)此類故障時(shí)的盲目、繁瑣過(guò)程，為生產(chǎn)的正常運(yùn)行贏得時(shí)間。自從煉膠工段3#GK270密煉機(jī)工控PLC輸入輸出電源部分進(jìn)行這樣的改進(jìn)后，該密煉機(jī)PLC輸入輸出模塊電源從未再出現(xiàn)讓維修電工們勞心費(fèi)神、盲目查找短路故障的現(xiàn)象發(fā)生。

這類針對(duì)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀而進(jìn)行的改進(jìn)，充分展現(xiàn)出了一線維修電工們的智慧和能力，雖然只是一處小小的改進(jìn)，但它對(duì)提高設(shè)備的維修效率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，起著積極的作用。生產(chǎn)生活中，我們都會(huì)面對(duì)許多各種各樣的事情，事實(shí)證明，只要我們肯動(dòng)腦筋、多動(dòng)手、多去有針對(duì)性的考慮實(shí)際問(wèn)題、去設(shè)身處地解決問(wèn)題，我們總會(huì)找到解決問(wèn)題的辦法。