Razones integrales de falla del PLC

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Problemas de puesta a tierra

Los requisitos de conexión a tierra para el sistema PLC son relativamente estrictos. Lo mejor es tener un sistema de puesta a tierra dedicado e independiente. Además, se debe prestar atención a la conexión a tierra confiable de otros equipos relacionados con el PLC.

Cuando se conectan varios puntos de tierra del circuito, pueden fluir corrientes inesperadas, provocando errores lógicos o daños en los circuitos.

La razón de los diferentes potenciales de tierra suele ser que los puntos de tierra están demasiado separados en el área física. Cuando dispositivos que están muy separados se conectan mediante cables de comunicación o sensores, la corriente entre el cable y tierra fluirá a través de todo el circuito. Incluso a corta distancia, la corriente de carga de equipos grandes puede cambiar entre su potencial y el potencial de tierra, o generar directamente corrientes impredecibles a través de efectos electromagnéticos.

Entre fuentes de alimentación con puntos de conexión a tierra inadecuados, pueden fluir corrientes destructivas en el circuito, destruyendo el equipo.

Los sistemas PLC generalmente utilizan un método de conexión a tierra de un solo punto. Para mejorar la capacidad de resistir la interferencia de modo común, se puede utilizar tecnología de tierra flotante blindada para señales analógicas, es decir, la capa protectora del cable de señal está conectada a tierra en un punto, el bucle de señal está flotando y la resistencia de aislamiento con tierra no debe ser inferior a 50 MΩ.

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Manejo de interferencias

El entorno del campo industrial es relativamente duro, con muchas interferencias de alta y baja frecuencia. Estas interferencias suelen introducirse en el PLC a través de los cables conectados al equipo de campo.

Además de las medidas de puesta a tierra, se deben tomar algunas medidas antiinterferentes durante el diseño, selección e instalación de cables:

(1) Las señales analógicas son señales pequeñas y se ven fácilmente afectadas por interferencias externas, por lo que se deben utilizar cables con doble blindaje;

(2) Se deben utilizar cables blindados para señales de pulso de alta velocidad (como sensores de pulso, codificadores de conteo, etc.) para evitar que interferencias externas y señales de pulso de alta velocidad interfieran con señales de bajo nivel;

(3) El cable de comunicación entre PLC tiene alta frecuencia. Generalmente se debe seleccionar el cable proporcionado por el fabricante. Si los requisitos no son elevados, se puede seleccionar un cable de par trenzado blindado.

(4) Las líneas de señal analógica y las líneas de señal de CC no se pueden tender en el mismo conducto para cables que las líneas de señal de CA;

(5) Los cables blindados que entran y salen del gabinete de control deben estar conectados a tierra y no deben conectarse directamente al equipo a través de los terminales de cableado;

(6) Las señales de CA, CC y analógicas no pueden compartir el mismo cable, y los cables de alimentación deben tenderse por separado de los cables de señal.

(7) Durante el mantenimiento in situ, se pueden utilizar los siguientes métodos para resolver las interferencias: utilizar cables blindados para las líneas afectadas y volver a tenderlos; agregando códigos de filtrado antiinterferencias al programa.

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Elimine la capacitancia entre cables para evitar operaciones falsas

Hay capacitancia entre cada conductor del cable y un cable calificado puede limitar esta capacitancia dentro de un rango determinado.

Incluso si el cable está calificado, cuando la longitud del cable excede cierta longitud, la capacitancia entre las líneas excederá el valor requerido. Cuando este cable se utiliza para la entrada del PLC, la capacitancia entre las líneas puede causar un mal funcionamiento del PLC, lo que resulta en muchos fenómenos incomprensibles.

Estos fenómenos se manifiestan principalmente como: el cableado es correcto, pero no hay entrada al PLC; no está la entrada que debería tener el PLC, pero sí está la entrada que no debería tener, es decir, las entradas del PLC interfieren entre sí. Para resolver este problema, debes hacer lo siguiente:

(1) Utilice cables con núcleos trenzados;

(2) Intente acortar la longitud del cable utilizado;

(3) Utilice cables separados para las entradas que interfieran entre sí;

(4) Utilice cable blindado.

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Selección del módulo de salida

Los módulos de salida se dividen en transistor, tiristor bidireccional y tipo de contacto:

(1) El tipo transistor tiene la velocidad de conmutación más rápida (generalmente 0,2 ms), pero la capacidad de carga más pequeña, aproximadamente 0,2 ~ 0,3 A, 24 V CC. Es adecuado para equipos con conmutación rápida y conexión de señal. Generalmente está conectado a señales como conversión de frecuencia y dispositivos de CC. Se debe prestar atención al impacto de la corriente de fuga del transistor en la carga.

(2) Las ventajas del tipo tiristor son que no tiene contactos, tiene características de carga de CA y tiene una pequeña capacidad de carga.

(3) La salida de relé tiene características de carga de CA y CC y una gran capacidad de carga. En el control convencional, la salida de tipo contacto de relé generalmente se utiliza primero. La desventaja es que la velocidad de conmutación es lenta, generalmente alrededor de 10 ms, y no es adecuada para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia.

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Procesamiento de sobretensión y sobrecorriente del inversor.

(1) Cuando se reduce la velocidad dada para desacelerar el motor, el motor entra en el estado de frenado regenerativo y la energía que el motor devuelve al inversor también es alta. Esta energía se almacena en el condensador del filtro, lo que hace que el voltaje en el condensador aumente y alcance rápidamente el valor de configuración de la protección contra sobretensión de CC, lo que provoca que el inversor se dispare.

La solución es agregar una resistencia de frenado fuera del inversor y usar la resistencia para consumir la energía eléctrica regenerativa que el motor devuelve al lado de CC.

(2) El inversor está conectado a varios motores pequeños. Cuando se produce una falla de sobrecorriente en uno de los motores pequeños, el inversor emitirá una alarma de falla de sobrecorriente, lo que provocará que el inversor se dispare, lo que provocará que otros motores pequeños normales dejen de funcionar.

Solución: Instale un transformador de aislamiento 1:1 en el lado de salida del inversor. Cuando uno o más motores pequeños tienen una falla de sobrecorriente, la corriente de falla afectará directamente al transformador en lugar del inversor, evitando así que el inversor se dispare. Después del experimento, funciona bien y no se ha producido el fallo anterior de parada normal de los motores.

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Las entradas y salidas están etiquetadas para facilitar el mantenimiento.

El PLC controla un sistema complejo. Todo lo que puede ver son dos filas de terminales de relé de entrada y salida escalonados, las luces indicadoras correspondientes y los números de PLC, como un circuito integrado con docenas de pines. Cualquiera que no mire el diagrama esquemático para reparar un dispositivo defectuoso quedará indefenso y la velocidad para encontrar la falla será muy lenta. Ante esta situación, dibujamos una tabla basada en el diagrama esquemático eléctrico y la pegamos en la consola o gabinete de control del equipo, indicando el símbolo eléctrico y nombre chino correspondiente a cada número de terminal de entrada y salida del PLC, que es similar a la descripción funcional de cada pin del circuito integrado.

Con esta tabla de entradas y salidas, los electricistas que entienden el proceso de operación o están familiarizados con el diagrama de escalera de este equipo pueden iniciar el mantenimiento.

Sin embargo, para aquellos electricistas que no están familiarizados con el proceso de operación y no pueden leer diagramas de escalera, necesitan dibujar otra tabla: la tabla de funciones lógicas de entrada y salida del PLC. En realidad, esta tabla explica la correspondencia lógica entre el circuito de entrada (elemento disparador, elemento asociado) y el circuito de salida (actuador) en la mayoría de los procesos operativos.

La práctica ha demostrado que si se pueden utilizar con habilidad la tabla de correspondencia de entrada y salida y la tabla de funciones lógicas de entrada y salida, se pueden reparar fácilmente fallos eléctricos sin necesidad de dibujos.

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Inferir fallas a través de la lógica del programa

Existen muchos tipos de PLC que se utilizan habitualmente en la industria actual. Para los PLC de gama baja, las instrucciones del diagrama de escalera son similares. Para máquinas de gama media y alta, como el S7-300, muchos programas se escriben utilizando tablas de lenguaje.

Los diagramas de escalera prácticos deben tener anotaciones de símbolos chinos; de lo contrario, será difícil de leer. Si puede tener una comprensión general del proceso del equipo o del proceso de operación antes de leer el diagrama de escalera, le parecerá más fácil.

Si se va a realizar un análisis de falla eléctrica, generalmente se usa el método de búsqueda inversa o método de razonamiento inverso, es decir, de acuerdo con la tabla de correspondencia de entrada-salida, se encuentra el relé de salida del PLC correspondiente desde el punto de falla, y luego el lógico La relación que satisface su acción se invierte.

La experiencia demuestra que si se encuentra un problema, la falla básicamente se puede eliminar, porque es raro que dos o más puntos de falla ocurran simultáneamente en el equipo.

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Juicio de autofallo del PLC

En términos generales, el PLC es un dispositivo extremadamente confiable con una tasa de fallas muy baja. La probabilidad de daños al hardware como PLC y CPU o errores de software es casi nula. El punto de entrada del PLC difícilmente se dañará a menos que sea causado por una fuerte intrusión eléctrica. El punto normalmente abierto del relé de salida del PLC tendrá una larga vida útil de contacto a menos que la carga periférica esté en cortocircuito o el diseño no sea razonable y la corriente de carga exceda el rango nominal.

Por lo tanto, cuando buscamos puntos de falla eléctrica, debemos centrarnos en los componentes eléctricos periféricos del PLC y no siempre sospechar que hay un problema con el hardware o el programa del PLC. Esto es muy importante para reparar rápidamente equipos defectuosos y reanudar la producción.

Por lo tanto, la inspección y reparación de fallas eléctricas del circuito de control del PLC discutida por el autor no se centra en el PLC en sí, sino en los componentes eléctricos periféricos del circuito controlado por el PLC.

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Hacer un uso completo y razonable de los recursos de software y hardware.

(1) Las instrucciones que no participan en el ciclo de control o que se ingresaron antes del ciclo no necesitan estar conectadas al PLC;

(2) Cuando varias instrucciones controlan una tarea, se pueden conectar en paralelo fuera del PLC y luego conectarse a un punto de entrada;

(3) Hacer un uso completo de los componentes blandos funcionales internos del PLC y llamar completamente al estado intermedio para que el programa sea completo, coherente y fácil de desarrollar. Al mismo tiempo, también reduce la inversión en hardware y reduce los costos;

(4) Si las condiciones lo permiten, es mejor hacer que cada salida sea independiente, lo cual es conveniente para el control y la inspección y también protege otros circuitos de salida; cuando falla un punto de salida, solo hará que el circuito de salida correspondiente pierda el control;

(5) Si la salida es una carga controlada hacia adelante/hacia atrás, no solo se debe interbloquear el programa interno del PLC, sino que también se deben tomar medidas fuera del PLC para evitar que la carga se mueva en ambas direcciones;

(6) La parada de emergencia del PLC debe cortarse mediante un interruptor externo para garantizar la seguridad.

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Otras consideraciones

(1) No conecte el cable de alimentación de CA al terminal de entrada para evitar quemar el PLC;

(2) El terminal de tierra debe estar conectado a tierra de forma independiente y no conectado en serie con el terminal de tierra de otros equipos. El área de la sección transversal del cable de conexión a tierra no debe ser inferior a 2 mm²;

(3) La fuente de alimentación auxiliar es pequeña y solo puede accionar dispositivos de baja potencia (sensores fotoeléctricos, etc.);

(4) Algunos PLC tienen una cierta cantidad de puntos ocupados (es decir, terminales de dirección vacíos), no conecte los cables;

(5) Cuando no hay protección en el circuito de salida del PLC, se debe conectar un dispositivo de protección, como un fusible, en serie en el circuito externo para evitar daños causados por un cortocircuito de carga.