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        可編程控制器在PTA送料控制應(yīng)用中的故障處理

        2014-03-25 03:54:52薛俠鳴
        關(guān)鍵詞:程序故障信號(hào)

        薛俠鳴

        (中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司滌綸部,200540)

        可編程控制器(Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC)是以微處理器為核心,綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置[1]。它具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能完善、適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單易學(xué)、使用簡(jiǎn)單、維修方便以及體積小、質(zhì)量輕、功耗低等特點(diǎn)。將PLC應(yīng)用到精對(duì)苯二甲酸(PTA)送料控制中,設(shè)備的可靠性有了較大程度的提高,但也會(huì)出現(xiàn)送料系統(tǒng)不能正常開啟等問題,文章就投用中碰到的問題進(jìn)行探討并提出解決方案。

        1 PLC控制的送料系統(tǒng)及常見問題

        1.1 PTA送料系統(tǒng)操作控制方式

        采用PLC控制的送料系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng)2種控制方式,通常在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)切換到手動(dòng)控制。整個(gè)控制程序分為公用程序、手動(dòng)控制程序和自動(dòng)控制程序3部分:公用程序是在自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式下都運(yùn)行,主要用于兩種方式之間的轉(zhuǎn)換。在編寫程序時(shí),可設(shè)P1、P2為指針,使用條件跳轉(zhuǎn)CJ指令,使手動(dòng)程序和自動(dòng)程序不會(huì)被同時(shí)執(zhí)行[2]。跳轉(zhuǎn)程序示意見圖1。

        圖1 跳轉(zhuǎn)程序示意

        1.2 PTA送料工藝流程

        該P(yáng)TA送料系統(tǒng)是一種利用氣流作為輸送動(dòng)力,在管道中運(yùn)送粉(粒)料的技術(shù)集成系統(tǒng),選用日本三菱公司FX0N-60MR小型PLC作為核心控制器。PTA氣力輸送工藝流程如圖2所示。

        1-排氣閥;2-壓力變送器;3-壓力表;4-加料斗;5-進(jìn)料閥;6-發(fā)送罐;7-充氣閥;8-出料閥a;9-調(diào)節(jié)閥;10-氣刀;11-儲(chǔ)氣罐;12-壓力表;13-減壓閥;14-調(diào)節(jié)閥;15-除塵器;16-分離器;17-上料倉(cāng);18-出料閥b

        1.3 在投用過程中出現(xiàn)的問題

        PLC投用后出現(xiàn)下列問題:(1)送電后切換到自動(dòng),送料設(shè)備無法正常運(yùn)行;(2)從待機(jī)狀態(tài)下切換到手動(dòng),設(shè)備無法正常啟動(dòng);(3)正常送料過程中設(shè)備突然停止運(yùn)行。

        2 故障診斷和原因分析

        2.1 故障診斷

        送料系統(tǒng)不能正常開啟時(shí),主要對(duì)PLC及其和外圍設(shè)備進(jìn)行故障診斷。

        (1)PLC的內(nèi)部故障包括控制程序出錯(cuò)和硬件損壞。當(dāng)外部設(shè)備均處于正常狀態(tài)而系統(tǒng)不能啟動(dòng)或故障點(diǎn)難以確定時(shí),可以采用邏輯錯(cuò)誤故障檢測(cè)、超時(shí)限故障檢測(cè)及首發(fā)故障診斷等方法,對(duì)運(yùn)行程序或指令進(jìn)行檢查。硬件故障主要靠直接觀察和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)來判斷,例如檢查PLC上指示燈是否正常。若送電后“RUN”燈亮,則可認(rèn)為程序無錯(cuò)誤,電源線路良好,遠(yuǎn)程輸入輸出電源接通;若運(yùn)行中“POWER”燈亮,表明輸出端沒有閉合,則檢查電源回路,必要時(shí)更換微處理器(CPU)。

        (2)PLC外圍設(shè)備接線一般由現(xiàn)場(chǎng)輸入、輸出信號(hào),導(dǎo)線和接線端子等組成,具體如圖3所示。

        圖3 外部設(shè)備接線示意

        診斷一:檢查PLC信號(hào)顯示指示燈。如果輸入、輸出信號(hào)出現(xiàn)異常,則對(duì)照地址表去查找對(duì)應(yīng)的部件。經(jīng)查,由于電磁閥漏氣,造成汽缸動(dòng)作不到位,導(dǎo)致無信號(hào)傳送。PLC檢測(cè)不到信號(hào),程序認(rèn)為不具備送料條件,故無法正常送料。

        診斷二:如果輸入、輸出信號(hào)均正常,則檢查料位開關(guān)和稱量機(jī)構(gòu)。通常因料位開關(guān)誤動(dòng)作或稱量限位誤動(dòng)作而導(dǎo)致信號(hào)傳送,PLC檢測(cè)到信號(hào),程序誤認(rèn)為送料己滿,故停止正常送料。

        診斷三:如果輸入、輸出信號(hào)均正常、外部電氣接線無損傷,檢查發(fā)現(xiàn)操作按鈕松動(dòng)、旋轉(zhuǎn)位置不正確,導(dǎo)致程序無法初始化,故停止正常送料。

        2.2 故障原因分析

        產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因可以從以下途徑進(jìn)行分析:一是操作是否滿足工藝流程的要求(聯(lián)鎖/解鎖方式);二是通過斷電重新啟動(dòng)來判斷該設(shè)備的啟動(dòng)和停止按鈕是否復(fù)位并一直處在保持狀態(tài);三是通過查找輸入點(diǎn)的對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋信號(hào),檢查PLC輸出的外部設(shè)備的啟動(dòng)和停止信號(hào)是否一直處于保持狀態(tài),否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法正常操作。

        一般來說,PLC設(shè)備本身故障率很低,即使出現(xiàn)故障也可以通過自診斷檢測(cè)出來。因此就PLC控制系統(tǒng)故障而言,絕大部分發(fā)生在PLC的外部輸入、輸出環(huán)節(jié)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上[3]。

        (1)在正常送料情況下,控制系統(tǒng)的各個(gè)輸入、輸出信號(hào)與內(nèi)部繼電器的信號(hào)間存在一定的邏輯關(guān)系,具體如圖4所示。若邏輯程序出現(xiàn)錯(cuò)誤,控制系統(tǒng)便出現(xiàn)故障。例如:只有排氣、進(jìn)料、出料閥全部關(guān)閉,系統(tǒng)才能轉(zhuǎn)入自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)或自動(dòng)準(zhǔn)備停止?fàn)顟B(tài);不符合上述切換條件的話,跳轉(zhuǎn)、手動(dòng)、自動(dòng)等程序皆不執(zhí)行,維持當(dāng)前狀態(tài)。選擇自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí),程序呈自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)或自動(dòng)準(zhǔn)停狀態(tài)。符合上述切換條件的話,則轉(zhuǎn)入手動(dòng)狀態(tài),否則仍維持自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

        圖4 系統(tǒng)故障檢測(cè)流程

        采用邏輯錯(cuò)誤故障檢測(cè)法能夠較快地排除故障。為確保送料系統(tǒng)正常運(yùn)行,各個(gè)工步的動(dòng)作必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成,超過設(shè)定時(shí)限設(shè)備會(huì)發(fā)生故障。因此根據(jù)實(shí)際投料情況,可以適當(dāng)調(diào)整時(shí)限,使其與電磁閥的動(dòng)作相協(xié)調(diào)。

        (2)控制系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會(huì)引發(fā)多個(gè)相關(guān)故障,對(duì)此可以按照順序功能圖(見圖5)來分析,找到發(fā)生故障的順序點(diǎn)。

        將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到自動(dòng)位置,則PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編好的控制程序,對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)控制系統(tǒng)給出自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)后,程序呈自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)或自動(dòng)準(zhǔn)備停止?fàn)顟B(tài)。若不符合切換條件,設(shè)備仍保持自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

        自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)的確定:剛開機(jī)時(shí)的自動(dòng)狀態(tài);剛開機(jī)為手動(dòng),但是未開過進(jìn)料閥即轉(zhuǎn)入自動(dòng);自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下送料開始10 s后發(fā)送罐重力降至設(shè)定值上限以下。

        自動(dòng)準(zhǔn)停止?fàn)顟B(tài)的確定:手動(dòng)狀態(tài)下開過進(jìn)料閥后再切換至自動(dòng);自動(dòng)運(yùn)行的送料階段,人工按停止鈕;自動(dòng)運(yùn)行的送料階段,料倉(cāng)到上限位。按停止鈕后,需要到送料階段方能轉(zhuǎn)到準(zhǔn)備停止?fàn)顟B(tài)。

        自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的確定:自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)或自動(dòng)準(zhǔn)備停止?fàn)顟B(tài)下按運(yùn)行按鈕,但當(dāng)上料位模擬燈閃亮?xí)r無效。

        圖5 順序功能控制

        2.3 故障處理方法

        (1)在程序中增加手動(dòng)、自動(dòng)控制的電氣互鎖功能,即排氣、進(jìn)料與充氣、氣刀、出料互斥,以防止自動(dòng)操作無法實(shí)現(xiàn)。這里主要考慮兩種情況:一是排氣閥、進(jìn)料閥和出料閥打開或關(guān)閉6 s仍未到位,對(duì)應(yīng)的模擬燈閃亮,同時(shí)警聲響、警燈亮(由3個(gè)氣動(dòng)閥引起的報(bào)警,無論手動(dòng)、自動(dòng),系統(tǒng)都無法繼續(xù)運(yùn)行);二是料倉(cāng)料位至下限300 s時(shí),警聲響、警燈亮。料倉(cāng)料位至上限或卸料閥開啟或關(guān)閉6 s尚未到位,對(duì)應(yīng)的模擬燈就會(huì)閃亮,但是不報(bào)警。

        (2)定期檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣源壓力。在長(zhǎng)期使用過程中,一些限位開關(guān)位置會(huì)發(fā)生變化,探頭會(huì)被異物遮擋,直接導(dǎo)致開關(guān)量輸入信號(hào)出錯(cuò);氣源壓力過低同樣會(huì)引起輸入信號(hào)異常。因此送料前應(yīng)檢查氣源壓力、各限位開關(guān)的位置,清理料位機(jī)探頭異物,以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

        (3)更換旋風(fēng)分離器。由于原來的分離器過濾芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易被異物堵塞,易產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。更新后的分離器對(duì)過濾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化,增加了濾芯的反吹機(jī)構(gòu),每送完一批料就反吹一次,避免出現(xiàn)因異物堵塞造成送料過程中設(shè)備突然停止運(yùn)行的情況。

        3 結(jié)語

        PTA送料系統(tǒng)選用三菱公司的FX系列PLC作為核心控制器,選用三菱專用的FXGP_WIN-T軟件進(jìn)行編程[4],實(shí)現(xiàn)了PTA送料的過程控制,能夠較方便地診斷和處理一般故障,減少了外部電路與元器件的投入,系統(tǒng)運(yùn)行可靠、平穩(wěn)。

        [1] 范次猛.PLC編程與應(yīng)用技術(shù)(三菱)[M].武漢:華中技術(shù)大學(xué)出版社,2012:7.

        [2] 張還.三菱FX系列PLC設(shè)計(jì)與開發(fā)的原理、應(yīng)用與實(shí)訓(xùn)[M].北京:北京機(jī)械出版社,2009.

        [3] 蒙艷玫,劉正士,何國(guó)金,等.PLC控制系統(tǒng)故障診斷[J].機(jī)床電器,2002,29(2):24-28.

        [4] 王文義,宓哲民,陳文軒,等.可編程控制器(PLC)原理與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2009:69-123.

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