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西門子CPU CR60
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可編程控制器,SMART LINE觸摸屏和SINAMICS V20變頻器*整合,為OEM客戶帶來高性價比的小型自動化解決方案,滿足客戶對于人機(jī)交互、控制、驅(qū)動等功能的*需求。

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化工企業(yè)PLC系統(tǒng)誤動作停車故障原因分析及對策

　1 引言

　　現(xiàn)代化工企業(yè)為了確保安全生產(chǎn)設(shè)計有基于plc技術(shù)的esd安全聯(lián)鎖停車系統(tǒng)。當(dāng)工藝過程中發(fā)生超溫、超壓、超液位等危險情況下，plc系統(tǒng)準(zhǔn)確停車，確保化工生產(chǎn)過程不發(fā)生著火、爆炸等重大事故。

　　但是如果plc聯(lián)鎖系統(tǒng)自身故障干擾等原因，可造成系統(tǒng)非正常停車，會給企業(yè)帶來有時是重大的損失。作者從事plc聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計維護(hù)技術(shù)改造幾十年的經(jīng)驗，對以下幾種問題提出自己的看法與觀點，供同行參考。

　　2 故障原因分析及對策

　　2.1 硬故障造成停車

　　(1)接線松動造成停車。大部分plc系統(tǒng)外部接線方式為正常帶電吸合，斷電停車，顯然，接線螺絲松動，就可以造成停車故障。這種停車故障占企業(yè)停車的大多數(shù)，平時注意維護(hù)，有檢修機(jī)會注意檢查線路，緊固接線螺絲，則可以避免。

　　(2)繼電器、按鈕觸頭松動造成停車。繼電器、按鈕等接觸觸點是靠彈簧壓力來保持緊密接觸。當(dāng)使用時間長或產(chǎn)品質(zhì)量差時，彈簧過早出現(xiàn)疲勞而松動，造成停車故障發(fā)生。

　　應(yīng)對措施是：

　　定期更換繼電器、按鈕等元器件;(有一機(jī)組繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)曾多次出現(xiàn)莫名其妙的停車，后來發(fā)現(xiàn)繼電器觸頭接觸不良，更換繼電器故障消除)。

　　雙觸點并聯(lián)接線(對于斷開停車)。

　　(3)一次檢測元件的損壞造成停車。一次測量元件如：變送器、傳感器、壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、流量開關(guān)等突然損壞，即可造成停車故障，應(yīng)對措施：

　　三選二方式：選用三個元件測量。三選二方式停車如壓力開關(guān)等可采用此辦法。

　　二選二方式：選用二個測量元件測量。同時動作時停車，如雙支熱偶、熱阻等。

　　二選一智能切換方式：選用二個測量元件測量，如雙支熱偶、熱阻等。一主一備，當(dāng)檢測主測量元件開路時，自動切換到備用測量元件工作。

　　定期更換：選用質(zhì)量高、可靠性高的一次測量元件定期更換，更換下來的測量元件可降級使用。

　　(4)plc本身硬件故障造成停車。由plc本身由于卡件損壞而引發(fā)停車，可采用：

　　cpu卡、i/o卡、通信卡雙冗余方式;

　　三個plc運行在三選二方式;

　　三選二plc(如esd)。

　　2.2 通訊故障造成的停車

　　plc與dcs本身故障率很低，但plc與plc或plc與dcs間通訊故障發(fā)生率偏高。dcs內(nèi)停車聯(lián)鎖信號通過通訊口傳到plc進(jìn)行停車時，由于通訊中斷則發(fā)生停車大事故。應(yīng)對措施：

　　(1)系統(tǒng)設(shè)計時盡量少用通訊口傳遞聯(lián)鎖信號，可采用單plc控制系統(tǒng)或單dcs系統(tǒng)或dcs系統(tǒng)自帶esd子站系統(tǒng)。

　　(2)通過plc硬卡件i/o與dcs硬卡件i/o連線對接方式傳遞聯(lián)鎖信號。

　　(3)模擬信號可用隔離分配器一分為二，一路進(jìn)dcs顯示報警，一路進(jìn)plc聯(lián)鎖停車。

　　2.3 干擾故障造成的停車

　　(1)雷電造成的干擾。

　　裝在塔頂或高處的變送器、調(diào)節(jié)閥限位開關(guān)容易受到強(qiáng)雷電的干擾，采取的對策是選用封閉式電纜金屬橋架，橋架之間焊接螺絲并用接地線連接，還要將接地線穿過穿線管與變送器保護(hù)箱焊接螺絲聯(lián)接。保護(hù)箱采用金屬保護(hù)箱。

　　(2)靜電造成的干擾。

　　i/o端子來自現(xiàn)場的電纜會積累靜電，有時靜電會很高，使plc輸入卡誤導(dǎo)通而引發(fā)停車。應(yīng)對措施：plc i/o端子并接電容以釋放靜電積累。

　　進(jìn)入plc控制室內(nèi)不穿防靜電服，穿化纖外衣，內(nèi)穿毛衣,在脫衣時會產(chǎn)生很高的靜電，對機(jī)柜放電，易造成plc死機(jī)故障，造成系統(tǒng)停車。要特別注意這種情況，機(jī)房重地，閑人免進(jìn)，并有規(guī)章可循。

　　(3)220v交流電壓對plc 24v i/o回路干擾造成停車。

　　plc 24v i/o回路(開關(guān)量)大部分來自現(xiàn)場開關(guān)信號，24v線路與220vac線路出現(xiàn)并行走線或同穿一根電纜穿線管時，220vac大電壓對24v產(chǎn)生了干擾。可出現(xiàn)plc開關(guān)量卡輸入指示燈低頻爍動或瞬間導(dǎo)通一下等故障現(xiàn)象而造成停車。應(yīng)對措施：

　　電纜橋架設(shè)計時，把4-20ma模擬量信號線、plc 24v i/o開關(guān)量信號線、220vac電源線或信號線分槽敷設(shè)。

　　plc i/o端子上并接50-100μf電容，以釋放大的交流電信號。

　　plc采用220vac輸入卡件，以提高導(dǎo)通門坎電壓，增強(qiáng)抗*力。

　　plc i/o開關(guān)量回路供電電源采用隔離加凈化電源。

　　進(jìn)plc i/o開關(guān)量輸入卡前加繼電器隔離，繼電器的抗*力比plc卡強(qiáng)，可以有效阻斷干擾信號造成的誤動作停車。

　　常開觸點變成常閉觸點。正常生產(chǎn)中如果現(xiàn)場觸點是常開的，閉合停車。這種觸點易受到干擾(因為正常為電壓型)?？梢圆捎萌∑涑ｉ]觸點，正常生產(chǎn)過程中閉合，斷開停產(chǎn)，則抗*力增強(qiáng)(因為正常為電流型)。
 

　　(4)軟件抗干擾措施。

　　軟開關(guān)頻蔽法：例如，一設(shè)備總停車信號a常出現(xiàn)干擾誤動作而停車，而引起該設(shè)備停車的8路信號卻沒有動作。經(jīng)分析，如果8路信號任一路出現(xiàn)動作后應(yīng)該出現(xiàn)a信號停車。而8路信號都沒有動作時，則不應(yīng)該出現(xiàn)a信號停車，出現(xiàn)a信號則為干擾信號。顯然再增加一個用8路信號的常開觸點(正常閉合)串聯(lián)與a信號常開觸點(正常閉合)并聯(lián)，則可有效地頻蔽了干擾信號。這里要注意的是，出現(xiàn)a信號停車只有且*是由8路信號引起的，沒有其他因素。否則，不能用此方法。

　　加軟延時器法：此方法為常用方法。加延時頻蔽掉頻率較快的干擾，但延時時間要考慮工藝與設(shè)備能夠承受的zui小時間，否則會發(fā)生意外。

　　二位閥軟件抗干擾法：二位閥限位開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)誤動作信號而實際閥未動作，可采用二限位開關(guān)信號互為互鎖條件，可有效避免了干擾信號。要注意閥卡在中間位置對化工系統(tǒng)會產(chǎn)生什么影響，以確認(rèn)能否采用此法。

　　(5)變頻器電磁輻射干擾造成停車。

　　有些情況下plc的輸出4-20ma到變頻器輸入端、變頻器輸出4-20ma到plc的輸入端進(jìn)行連接。由于變頻器產(chǎn)生高次諧波，所以在plc的輸入端和輸出端都出現(xiàn)了較大的干擾，使plc系統(tǒng)無法正常運行。應(yīng)對措施：

　　輸入端和輸出端都加隔離卡，可以有效地阻斷干擾信號。

　　plc輸入卡和輸出卡各通道間都必須是相互隔離的。

　　4-20ma模擬量信號電纜要單獨走屏蔽電纜橋架或鋼管穿線管。