Устранение неисправностей электрических систем ПЛК: распространенные проблемы и решения

1. Введение

1.1 Обзор электрической системы ПЛК

Как основное устройство управления в области промышленной автоматизации, программируемый логический контроллер (ПЛК) играет жизненно важную роль в современном промышленном производстве благодаря своей высокой надежности, гибкости и мощным возможностям логического управления. Он может принимать сигналы от различных датчиков и входных устройств и выдавать сигналы управления после внутренних логических операций и обработки, тем самым достигая точного управления различным механическим оборудованием и электрическими устройствами в процессе промышленного производства.

С точки зрения состава системы электрическая система ПЛК в основном состоит из центрального процессора (ЦП), памяти, модуля ввода/вывода (I/O), силового модуля и коммуникационного модуля. Как ядро ПЛК, ЦП подобен человеческому мозгу, отвечающему за интерпретацию и выполнение программы управления, написанной пользователем, обработку входного сигнала и генерацию соответствующего выходного сигнала управления в соответствии с логикой программы. Память используется для хранения системных программ, пользовательских программ и данных во время работы. Среди них системная программная память хранит операционную систему ПЛК и основные функциональные программы, а пользовательская программная память используется для хранения прикладных программ, написанных пользователем в соответствии с фактическими потребностями управления.

Модуль ввода-вывода является мостом для обмена информацией между ПЛК и внешними устройствами. Модуль ввода отвечает за сбор различных сигналов с поля, таких как сигналы обнаружения датчиков, сигналы переключения кнопок и т. д., и преобразование этих сигналов в цифровые сигналы, которые могут быть обработаны ЦП. Модуль вывода преобразует сигналы управления, обработанные ЦП, в сигналы, пригодные для управления внешними исполнительными механизмами, такими как управление пуском и остановкой двигателей, открытием и закрытием клапанов и т. д. Производительность и количество модулей ввода-вывода напрямую влияют на количество внешних устройств, к которым может подключаться ПЛК, и на возможности управления.

Модуль питания обеспечивает стабильное питание для системы ПЛК, гарантируя, что каждый компонент может работать должным образом. Его стабильность и надежность имеют решающее значение для общей работы системы ПЛК, особенно в промышленных условиях, где колебания мощности могут серьезно повлиять на нормальную работу ПЛК. Модуль связи позволяет ПЛК обмениваться данными и взаимодействовать с другими устройствами или системами для достижения более продвинутого контроля и управления автоматизацией. С помощью модуля связи ПЛК может быть подключен к главному компьютеру (например, к компьютеру мониторинга) для удаленного мониторинга и управления; он также может быть объединен в сеть с другими ПЛК или интеллектуальными устройствами для построения более сложной системы управления автоматизацией.

В области промышленной автоматизации широко используются электрические системы PLC. В обрабатывающей промышленности они широко используются в автоматическом управлении производственными линиями, такими как производство автомобилей, производство электронного оборудования и механическая обработка. Они позволяют добиться точного управления и эффективной работы производственного процесса, повысить эффективность производства и качество продукции. В электроэнергетике PLC можно использовать для мониторинга и защиты энергосистем, таких как автоматическое управление подстанциями и мониторинг состояния энергооборудования, чтобы обеспечить безопасную и стабильную работу энергосистем. В области автоматизации зданий PLC может реализовать интеллектуальное управление освещением, кондиционированием воздуха, лифтами и другим оборудованием в зданиях, а также повысить энергоэффективность и комфорт зданий. Кроме того, во многих отраслях, таких как транспорт, химическая промышленность и очистка воды, электрические системы PLC также играют незаменимую роль и становятся одной из ключевых технологий для реализации промышленной автоматизации.

1.2 Цель и значимость исследования

В промышленном производстве электрическая система PLC подобна нервной системе человека, играя ключевую роль управления во всем производственном процессе. Однако, как и любая сложная система, электрическая система PLC неизбежно будет иметь различные неисправности в течение длительной эксплуатации. Эти неисправности не только окажут серьезное влияние на эффективность производства, но и могут привести к значительному увеличению производственных затрат и даже поставить под угрозу стабильную работу и производственную безопасность системы. Поэтому углубленные исследования технологии устранения неисправностей электрической системы PLC имеют большое практическое значение.

С точки зрения повышения эффективности производства своевременный поиск и устранение неисправностей и устранение неисправностей электрической системы ПЛК может минимизировать время простоя производства. В современном крупномасштабном производстве каждая минута простоя может привести к огромным экономическим потерям. Например, на заводе по производству автомобилей, если автоматизированная производственная линия останавливается из-за отказа электрической системы ПЛК, производственная линия не только не сможет вовремя завершить задачу по сборке автомобиля, но и может повлиять на нормальную работу других производственных линий выше и ниже по течению, тем самым задерживая весь производственный план. Благодаря глубокому исследованию и обобщению распространенных неисправностей были разработаны эффективные методы и процессы устранения неисправностей, позволяющие техническим специалистам быстро локализовать проблему при возникновении неисправности и принимать эффективные решения, тем самым быстро возобновляя производство и гарантируя, что эффективность производства не будет серьезно затронута.

Сокращение затрат также является одной из важных целей изучения устранения неполадок электрической системы ПЛК. Неисправности часто сопровождаются расходами на ремонт оборудования, расходами на отходы сырья и потенциальными экономическими потерями из-за задержек производства. С одной стороны, своевременное и точное устранение неполадок может избежать ненужной замены деталей из-за слепого ремонта, тем самым снижая расходы на техническое обслуживание. С другой стороны, сокращение времени простоя производства может эффективно избежать отставания и отходов сырья, вызванных остановками производства, а также возможных потерь, таких как неустойка из-за невозможности своевременной поставки продукции. Взяв в качестве примера химические компании, сырье в производственном процессе обычно имеет высокую стоимость, и некоторые виды сырья могут быть отбракованы после прерывания производства, поскольку они не могут продолжать участвовать в реакции. Если количество и время перерывов в производстве можно сократить с помощью эффективной технологии устранения неполадок, стоимость отходов сырья может быть значительно снижена, а экономические выгоды предприятия могут быть улучшены.

Обеспечение стабильной работы системы имеет решающее значение для безопасности и надежности промышленного производства. Электрические системы PLC широко используются в различных областях, связанных с личной безопасностью и безопасностью производства, таких как энергосистемы, нефтехимия, транспорт и т. д. В этих областях любой отказ системы может привести к серьезным несчастным случаям и создать огромную угрозу безопасности жизни и имущества. Например, в энергосистеме PLC используется для управления распределительным устройством и системой распределения электроэнергии подстанции. Если электрическая система PLC выходит из строя, это может привести к перебоям в подаче электроэнергии, что повлияет на нормальное потребление электроэнергии жителями и промышленное производство; в нефтехимической промышленности PLC управляет работой различных химических процессов и оборудования. Если неисправность не может быть устранена вовремя, это может привести к серьезным авариям, таким как пожар и взрыв. Благодаря глубокому исследованию технологии устранения неисправностей электрических систем ПЛК можно заранее обнаружить потенциальные опасности неисправностей и своевременно принять превентивные меры, чтобы гарантировать стабильную и надежную работу системы в различных сложных условиях, тем самым обеспечивая безопасность производства, а также безопасность жизни и имущества.

Целью данного исследования является обобщение всеобъемлющего, систематического и эффективного метода устранения неполадок и решения посредством углубленного анализа распространенных неисправностей в электрических системах PLC. В частности, будут подробно классифицированы типы неисправностей каждого компонента электрической системы PLC, будут подробно проанализированы причины их возникновения, а соответствующий процесс устранения неполадок и решения будут объяснены в сочетании с реальными случаями. В то же время будет также изучено, как предотвратить возникновение неисправностей и повысить общую надежность и стабильность электрической системы PLC путем оптимизации конструкции системы, усиления ежедневного обслуживания и управления. Ожидается, что с помощью данного исследования будет предоставлен практический справочник для технических специалистов в промышленном производстве, помогающий им лучше справляться с отказами электрической системы PLC и обеспечивать эффективную, стабильную и безопасную работу промышленного производства.

2. Распространенные проблемы электрической системы PLC

2.1 Отказ оборудования

2.1.1 Отказ питания

Отказ питания является одной из наиболее распространенных и влиятельных проблем в электрических системах PLC. Причины сложны и разнообразны, а их влияние на работу системы также весьма существенно.

Колебания напряжения в сети являются частой причиной сбоев питания. В условиях промышленного производства на электросеть могут влиять такие факторы, как запуск и остановка крупного оборудования, переключение энергосистемы и т. д., что приводит к мгновенному повышению или понижению напряжения. Когда колебания напряжения превышают нормальный рабочий диапазон модуля питания ПЛК, это может привести к тому, что модуль питания не будет работать нормально, что приведет к сбою в работе системы ПЛК. Например, когда на заводе запускается большой двигатель, напряжение в сети мгновенно упадет. Если модуль питания ПЛК в это время плохо переносит колебания напряжения, это может привести к отключению системы ПЛК.

Короткое замыкание также является важной причиной отключения питания. Если в процессе электропроводки электрической системы ПЛК поврежден изоляционный слой провода или ослаблена клемма, это может привести к прямому контакту проводов с разными потенциалами, что приведет к короткому замыканию. Короткое замыкание приведет к резкому увеличению тока в цепи, что приведет к выделению большого количества тепла, что может сжечь силовой модуль, провода и даже другое электрическое оборудование. Кроме того, отказ полевого оборудования также может вызвать короткое замыкание, например, короткое замыкание внутри датчика, которое передаст неисправность на входную цепь ПЛК, тем самым влияя на нормальную работу источника питания.

Качество самого силового модуля не следует игнорировать. Некоторые силовые модули низкого качества могут стареть или повреждаться в процессе длительной эксплуатации, что приводит к нестабильной выходной мощности или отказу от нормального выходного напряжения. Как важный компонент силового модуля, ухудшение производительности конденсаторов может увеличить пульсацию выходной мощности и повлиять на стабильность системы PLC.

Влияние сбоя питания на электрические системы ПЛК является всеобъемлющим. Наиболее прямым воздействием является то, что он вызывает отключение системы, что приводит к застою всего производственного процесса. В некоторых отраслях, которые предъявляют чрезвычайно высокие требования к непрерывности производства, таких как химическая и сталелитейная, простой системы не только вызывает задержки в ходе производства, но и может привести к серьезным последствиям, таким как утилизация продукции и повреждение оборудования, что приводит к огромным экономическим потерям для компании. Кроме того, сбои питания также могут привести к потере или повреждению программ внутри ПЛК. В случае ненормального питания память ПЛК может работать некорректно, что приводит к потере или ошибочным данным пользовательских программ и хранящихся в ней данных. Это требует повторной загрузки программ и данных конфигурации, что увеличивает сложность и временные затраты на обслуживание. Сбои питания также могут привести к необратимому повреждению оборудования ПЛК, например, к сгоранию ЦП, модулей ввода-вывода и т. д., что еще больше увеличивает стоимость обслуживания и сложность восстановления системы.

2.1.2 Неисправность модуля ввода и вывода

Модуль ввода-вывода (I/O) является ключевым мостом для обмена информацией между ПЛК и внешними устройствами. Его отказ напрямую повлияет на получение системой внешних сигналов и вывод сигналов управления, что приведет к сбою в работе системы в нормальном режиме.

Потеря сигнала является одним из распространенных проявлений отказа модуля ввода-вывода. На промышленных объектах из-за сложной среды электромагнитные помехи, вибрация, изменения температуры и другие факторы могут влиять на передачу сигнала. Когда интенсивность сигнала помех превышает определенный порог, входной модуль может не иметь возможности правильно идентифицировать сигнал от датчика, что приводит к потере сигнала. На автоматизированной производственной линии датчики приближения используются для определения положения заготовок. Если поблизости имеются сильные источники электромагнитных помех, такие как большие двигатели, сигнал, принимаемый входным модулем, может быть искажен, в результате чего ПЛК не сможет точно определить положение заготовки, тем самым влияя на последующие производственные операции.

Ослабленная проводка также является важной причиной отказа модуля ввода/вывода. Во время длительной эксплуатации производства из-за таких факторов, как вибрация оборудования и изменения температуры, клеммы проводки могут постепенно ослабевать, что приводит к плохому контакту. Это не позволит входному сигналу стабильно передаваться на ПЛК или выходному сигналу эффективно управлять внешним приводом. Например, в устройстве, которое часто запускается и останавливается, клеммы проводки выходного модуля, подключенного к двигателю, могут ослабнуть из-за вибрации, что приведет к тому, что двигатель не сможет нормально запуститься или будет работать нестабильно.

Повреждение электронных компонентов внутри модуля ввода/вывода также может привести к сбоям в работе. По мере увеличения времени использования электронные компоненты постепенно стареют, их производительность снижается или даже повреждается. Например, оптопара в модуле ввода является ключевым компонентом, который преобразует внешние сигналы в цифровые сигналы. Если она стареет или повреждена, это может привести к тому, что входной сигнал не будет преобразован нормально, так что ПЛК не сможет получить правильный сигнал. Реле в модуле вывода является важным компонентом для управления внешними устройствами. Если его контакты изношены, застряли или сгорели, это приведет к тому, что выходной сигнал будет ненормальным и не сможет нормально управлять внешним устройством.

Существует множество проявлений отказов модулей ввода-вывода, и одним из них является неисправность. Когда модуль ввода-вывода выходит из строя, это может привести к тому, что ПЛК будет выдавать неверный сигнал управления, что приведет к сбою внешнего устройства. В системе управления безопасностью, если модуль вывода выходит из строя, это может привести к тому, что клапан, который должен был быть закрыт, откроется неправильно, что приведет к несчастному случаю. Отказы модулей ввода-вывода также могут вызывать перемежающиеся отказы в системе, то есть отказ иногда происходит, а иногда нет, что затрудняет устранение неполадок. Такая ситуация обычно вызвана нестабильной работой электронных компонентов или такими проблемами, как виртуальные соединения в проводке, что создает большие трудности для устранения неполадок и обслуживания.

2.1.3 Отказ модуля связи

Коммуникационный модуль играет важную роль в электрической системе ПЛК. Он отвечает за передачу данных и связь между ПЛК и другими устройствами или системами. Если коммуникационный модуль выйдет из строя, это серьезно повлияет на общую производительность и совместную работоспособность системы.

Прерывание связи является наиболее прямым проявлением отказа модуля связи, что означает, что обмен информацией между ПЛК и другими устройствами полностью прекращается. Существует много причин прерывания связи, среди которых повреждение кабеля связи является распространенной. На промышленных объектах кабели связи могут быть затронуты механическими повреждениями, химической коррозией, электромагнитными помехами и другими факторами. Например, если кабель сдавливается или царапается тяжелыми предметами или подвергается воздействию агрессивной среды в течение длительного времени, изоляционный слой кабеля может быть поврежден, что затрудняет передачу сигнала и приводит к прерыванию связи. Кроме того, ослабленные интерфейсы связи также могут вызывать прерывание связи. Во время работы оборудования из-за вибрации и других причин вилка интерфейса связи может постепенно ослабнуть, что приводит к плохому контакту и влияет на передачу сигнала.

Несоответствие протокола связи также является важной причиной отказа модуля связи. Различные устройства или системы могут использовать разные протоколы связи. Если протоколы связи между ПЛК и устройством, с которым он взаимодействует, несовместимы, эффективное коммуникационное соединение не может быть установлено. В системе автоматизации, состоящей из оборудования нескольких марок, если протокол связи между ПЛК и определенным устройством установлен неправильно, нормальная передача данных между ними будет невозможна. Неправильные настройки параметров связи также повлияют на нормальную связь. Параметры связи включают скорость передачи данных, бит данных, стоповый бит, контрольный бит и т. д. Если эти параметры установлены неправильно, ПЛК и другие устройства не смогут правильно интерпретировать данные, отправленные друг другу, что приведет к сбоям связи.

Влияние отказа коммуникационного модуля на системную коммуникацию многогранно. В распределенной системе управления, если коммуникационный модуль ПЛК выходит из строя, ПЛК может оказаться неспособным взаимодействовать с другими ПЛК или хост-компьютером, что серьезно повлияет на возможности координации и управления всей системы. Это может привести к тому, что данные в производственном процессе не будут загружены в центр мониторинга в режиме реального времени, и менеджеры не смогут своевременно понять ситуацию на производственной площадке, а также не смогут удаленно контролировать и корректировать производственный процесс. Кроме того, отказ коммуникационного модуля также может привести к потере данных или ошибкам в системе. Во время процесса связи, если возникают помехи или коммуникационный модуль выходит из строя, данные могут быть потеряны или код неверен во время процесса передачи, что повлияет на точность управления и надежность системы и может даже привести к сбоям в работе оборудования и стать причиной несчастных случаев, связанных с безопасностью.

2.2 Сбой программного обеспечения

2.2.1 Ошибки программы

Ошибки программы являются распространенной и сложной проблемой в сбоях программного обеспечения ПЛК. Они охватывают множество типов и имеют различную степень влияния на работу системы.

Логические ошибки являются одной из распространенных форм ошибок программы, в основном из-за неправильного понимания программистами логики управления или неправильного проектирования. В сложной автоматизированной системе управления производственной линией, если программисты неправильно проектируют последовательность действий и логическую связь между устройствами, это может вызвать хаос в работе оборудования. Например, в программе управления сборочным роботом, если логическая последовательность захвата и размещения деталей неверна, робот может выполнить действие размещения, не захватив детали, что приведет к прерыванию производства и проблемам с качеством продукции. Логические ошибки также могут проявляться как ошибки условного суждения. Например, в системе контроля температуры, если условия суждения верхнего и нижнего пределов температуры установлены наоборот, когда температура превышает нормальный диапазон, система может не принять правильные меры регулировки, тем самым влияя на стабильность производственного процесса.

Синтаксические ошибки также являются важным типом ошибок программы, которые обычно вызваны незнанием программистом правил языка программирования. При написании программ для ПЛК каждый язык программирования имеет свои собственные определенные правила синтаксиса, такие как формат инструкций, тип и диапазон операндов и т. д. Если программист нарушает эти правила, программа не будет скомпилирована и выполнена правильно. Например, в программировании релейно-контактных схем, если символ или параметр инструкции используются неправильно, система не сможет распознать инструкцию, тем самым вызывая синтаксическую ошибку. Синтаксические ошибки сравнительно легко обнаружить, поскольку большинство программ для программирования автоматически обнаруживают и указывают на местоположение синтаксических ошибок при компиляции программы, но для некоторых сложных программ устранение неполадок и исправление синтаксических ошибок также требует определенного количества времени и усилий.

Ошибки программы оказывают множество воздействий на работу систем ПЛК. Наиболее прямым воздействием является то, что система не может работать так, как ожидалось, и могут возникнуть такие проблемы, как сбой оборудования и неточное управление. Это не только повлияет на эффективность производства и качество продукции, но также может угрожать безопасности оборудования и персонала. В некоторых системах управления с высокими требованиями к реальному времени ошибки программы могут вызывать задержки реакции системы и неспособность своевременно обрабатывать внешние события, что приводит к серьезным последствиям. Ошибки программы также могут вызывать зависания или сбои системы. Когда в программе есть мертвые циклы или серьезные логические ошибки, центральный процессор ПЛК может попасть в бесконечный цикл вычислений, неспособный нормально обрабатывать другие задачи, и в конечном итоге привести к зависанию системы. Это требует перезапуска системы ПЛК и проведения комплексной проверки и ремонта программы для восстановления нормальной работы системы, что, несомненно, принесет большие потери производству.

2.2.2 Потеря данных

Потеря данных — проблема, которую нельзя игнорировать при отказе программного обеспечения ПЛК. Она может быть вызвана различными причинами и будет иметь серьезное влияние на стабильную работу системы и производственного процесса.

Сбой питания является одной из распространенных причин потери данных. В промышленных производственных средах стабильность электропитания часто трудно полностью гарантировать. При внезапном отключении питания, падении напряжения или отказе модуля питания память ПЛК может работать некорректно, что приводит к потере хранящихся в ней данных. В некоторых системах ПЛК, не оснащенных источником бесперебойного питания (ИБП), после отключения питания данные, которые не были вовремя сохранены в энергонезависимой памяти, будут потеряны. Даже если установлен ИБП, если его мощности недостаточно или он выходит из строя, он не сможет обеспечить достаточную поддержку электропитания для ПЛК при ненормальном электропитании, что также может привести к потере данных.

Сбой памяти также является важной причиной потери данных. Поскольку ПЛК используется в течение длительного времени, его внутренняя память может стареть, повреждаться и т. д. Например, ячейки памяти микросхемы флэш-памяти могут изнашиваться из-за длительных операций чтения и записи, что приводит к снижению надежности хранения данных. При повреждении ячейки памяти данные, хранящиеся в ней, будут потеряны. Кроме того, такие факторы, как статическое электричество и электромагнитные помехи, также могут повредить память, что приводит к потере данных. На некоторых промышленных объектах со сложной электромагнитной средой, если не приняты меры по экранированию ПЛК, электромагнитные помехи могут уничтожить данные в памяти, что сделает невозможным для системы нормальное чтение и использование данных.

Влияние потери данных на системы PLC очень серьезно. Данные являются важной основой для работы систем PLC. После потери система может не запуститься или работать нормально. В некоторых системах, которые полагаются на исторические данные для управления, таких как системы управления технологическими процессами, потеря данных может сделать невозможным для системы точно оценить текущий статус производства и принять правильные решения по управлению. Это может вызвать отклонения в процессе производства, такие как нестабильное качество продукции и снижение эффективности производства. В некоторых отраслях, где необходимо регистрировать данные о производстве для соответствия требованиям прослеживаемости и управления качеством, потеря данных также может привести к рискам соответствия для компании. Если компания не может предоставить полные записи данных о производстве, она может столкнуться со штрафами со стороны регулирующих органов, что повлияет на репутацию компании и ее нормальную работу.

Чтобы восстановить потерянные данные, сначала попытайтесь определить причину потери данных, насколько это возможно. Если потеря данных вызвана сбоем питания, после восстановления питания проверьте, есть ли резервные данные. Многие системы ПЛК поддерживают функции резервного копирования данных, которые могут регулярно выполнять резервное копирование данных на внешние устройства хранения, такие как карты памяти или жесткие диски. Если есть резервные данные, резервные данные можно восстановить в памяти ПЛК, чтобы восстановить нормальную работу системы. Если потеря данных вызвана сбоем памяти, неисправный модуль памяти необходимо заменить. После замены модуля памяти данные также необходимо восстановить из резервной копии. Если резервных данных нет, восстановить потерянные данные может быть очень сложно или даже невозможно. В этом случае может потребоваться перенастройка параметров системы и написание программ, что потребует больших временных и трудовых затрат. Поэтому для предотвращения серьезных последствий потери данных регулярное резервное копирование данных является очень важной мерой. Предприятиям следует разработать полную стратегию резервного копирования данных, уточнить интервал времени резервного копирования, метод резервного копирования, место хранения и т. д., чтобы обеспечить возможность быстрого восстановления данных в случае их потери и снизить влияние на производство.

2.3 Сбой внешнего устройства

2.3.1 Неисправность датчика

Датчики являются ключевыми устройствами для получения внешней информации в электрических системах PLC. Их отказ серьезно повлияет на мониторинг в реальном времени и точное управление производственным процессом. Существует множество причин отказа датчиков, среди которых физическое повреждение является одной из наиболее распространенных причин. На промышленных производственных площадках датчики могут подвергаться воздействию суровых факторов окружающей среды, таких как механический удар, вибрация, высокая температура и влажность, что приводит к повреждению их внутренних чувствительных компонентов или цепей. Например, в суровых условиях, таких как горнодобывающая промышленность, датчики приближения, используемые для определения положения руды, могут быть повреждены из-за частых вибраций и столкновений и не смогут нормально выдавать сигналы обнаружения.

Помехи также являются важным фактором, который приводит к отказу датчика. В промышленных условиях существует большое количество источников электромагнитных помех, таких как электромагнитные поля, создаваемые большими двигателями, трансформаторами и другим оборудованием во время работы. Эти помехи могут повлиять на передачу сигнала датчика, вызывая искажение или потерю сигнала. Если меры экранирования датчика несовершенны, внешние электромагнитные помехи могут проникать в линию передачи сигнала датчика, вызывая отклонение сигнала, принимаемого ПЛК, что делает невозможным точную оценку фактического значения внешней физической величины.

Влияние отказа датчика на управление системой является значительным. В автоматизированных производственных линиях датчики используются для определения положения, размера, температуры и других параметров заготовок, чтобы обеспечить основу управления для ПЛК. Если датчик выходит из строя, ПЛК может получать неправильные или отсутствующие сигналы, что приводит к ошибочным решениям по управлению. В автоматизированной системе сборки на основе управления ПЛК датчик положения используется для определения положения деталей. Если датчик выходит из строя, ПЛК может не иметь возможности точно определить, достигли ли детали назначенного положения, в результате чего сборочный робот выполняет операции по сборке в неправильном месте. , что приводит к проблемам с качеством продукции или даже повреждению оборудования.

2.3.2 Неисправность привода

Привод является конечным исполнительным устройством для реализации инструкций управления в электрической системе ПЛК. Его отказ напрямую приведет к неспособности системы управлять производственным процессом, как ожидалось. Отказы привода могут проявляться в различных формах, и бездействие является одним из наиболее распространенных проявлений. Это может быть вызвано отказом в цепи привода привода, сигнал управления не передается правильно на привод или механические детали внутри привода застряли. В системе, которая управляет открытием и закрытием клапана, если цепь привода электромагнитного клапана повреждена, даже если ПЛК отправляет сигнал управления на открытие клапана, электромагнитный клапан не сможет двигаться, что приведет к невозможности нормальной циркуляции жидкости.

Ненормальное движение также является распространенным проявлением отказа привода, например, нестабильное движение привода, ненормальная скорость, недостаточное усилие и т. д. Эти проблемы могут быть вызваны нестабильным питанием привода, неправильными настройками параметров управления, износом механических частей и т. д. В системе роботизированной руки с моторным приводом, если напряжение питания двигателя сильно колеблется, это может привести к нестабильной скорости движения роботизированной руки, что повлияет на точность и эффективность производства. Кроме того, когда механические части привода, такие как шестерни и цепи, сильно изношены, это может вызвать ненормальные условия, такие как заклинивание и дрожание при движении привода.

При поиске и устранении неисправностей привода сначала проверьте, нормально ли передается управляющий сигнал на привод. Вы можете использовать осциллограф или другие инструменты для обнаружения формы волны и амплитуды управляющего сигнала, чтобы определить, соответствует ли сигнал требованиям. Если управляющий сигнал нормальный, вам необходимо проверить, стабильно ли питание привода и находится ли напряжение питания в пределах нормы. Для механических деталей проверьте, нет ли износа, заклинивания и т. д., и при необходимости разберите и отремонтируйте их. Решения для устранения неисправностей привода включают ремонт или замену поврежденных цепей привода, настройку параметров управления, ремонт или замену изношенных механических деталей и т. д. При замене деталей привода убедитесь, что модель и характеристики новых деталей соответствуют оригинальным деталям, чтобы обеспечить нормальную работу привода.

3. Методы и способы устранения неполадок

3.1 Устранение неполадок на основе симптомов

3.1.1 Метод наблюдения

Наблюдение — это самый простой и интуитивный метод устранения неполадок. Тщательно наблюдая за всеми аспектами электрической системы ПЛК, можно быстро обнаружить множество очевидных признаков неисправностей, что дает важные подсказки для дальнейшего углубленного устранения неполадок.

Индикатор системы является важным окном, которое отражает рабочее состояние электрической системы ПЛК. Индикатор питания напрямую указывает на рабочее состояние силового модуля. В нормальных условиях он должен оставаться включенным, а цвет должен быть стабильным. Если индикатор питания не горит, это означает, что силовой модуль может быть неправильно подключен к источнику питания. Вам необходимо проверить, не ослаблен ли или не отсоединен ли шнур питания, или не повреждена ли вилка питания. Если индикатор мигает, это может означать, что напряжение источника питания нестабильно. В это время вам следует использовать мультиметр или другие инструменты для измерения напряжения источника питания, чтобы определить, находится ли оно в пределах нормы. Если напряжение ненормальное, возможно, напряжение сети слишком сильно колеблется или сам модуль питания неисправен, что требует дальнейшего изучения.

Состояние индикатора работы может отражать, нормально ли работает ПЛК. Во время нормальной работы индикатор будет мигать с определенной частотой, указывая на то, что ПЛК выполняет пользовательскую программу, выполняет операции обработки данных и управления. Если индикатор работы перестает мигать или остается включенным, это означает, что ПЛК может иметь программную ошибку, аппаратный сбой или зависание. В это время необходимо проверить, нет ли в программе логических ошибок, мертвых циклов и других проблем, а также проверить, правильно ли работает аппаратное оборудование, например, не перегрелся ли или не поврежден ли модуль ЦП.

Когда загорается индикатор неисправности, это напрямую указывает на наличие неисправности в системе. Различные типы неисправностей могут соответствовать различным цветам индикатора или схемам мигания. Например, индикатор неисправности некоторых ПЛК всегда красный, что указывает на серьезную неисправность, которая может включать повреждение оборудования; в то время как мигающий желтый может указывать на общую неисправность, такую как ненормальная связь, ошибки ввода и вывода и т. д. Технический специалист должен внимательно следить за состоянием индикатора неисправности и обращаться к руководству пользователя ПЛК, чтобы определить конкретную причину неисправности.

Рабочее состояние оборудования также является важной частью метода наблюдения. Наблюдайте за работой двигателя. В нормальных условиях двигатель должен работать плавно, с равномерной скоростью, без аномальной вибрации и шума. Если двигатель вибрирует аномально, это может быть связано с повреждением подшипника двигателя, несбалансированным ротором или проблемами с соединением между двигателем и нагрузочным оборудованием. Если двигатель издает аномальный шум, такой как пронзительные крики или чрезмерное жужжание, это может быть вызвано отсутствием фазы двигателя, коротким замыканием обмотки или сильным износом механических частей. При проверке двигателя следует также обращать внимание на то, не слишком ли высока температура двигателя. Если двигатель перегрет, это может быть вызвано перегрузкой, плохим рассеиванием тепла и другими проблемами.

Состояние открытия и закрытия клапана также имеет решающее значение для нормальной работы системы. В автоматизированном производственном процессе правильное действие клапана напрямую влияет на подачу жидкости и ход процесса. Если клапан не может быть нормально открыт или закрыт, это может быть связано с неисправностью привода клапана, например, с повреждением электромагнитного клапана, утечкой пневматического привода и т. д.; также может быть, что управляющий сигнал не передается на клапан правильно, и необходимо проверить, не ослаблена ли проводка и правильно ли работает модуль управления. Кроме того, необходимо следить за тем, не застрял ли клапан или не протекает ли он во время процесса открытия и закрытия. Если есть эти проблемы, это может повлиять на эффективность работы системы и качество продукции и даже привести к несчастным случаям, связанным с безопасностью.

При наблюдении за индикаторными лампами системы и рабочим состоянием оборудования следует провести комплексную проверку в определенном порядке, чтобы не упустить важную информацию. В то же время наблюдаемые явления следует всесторонне проанализировать в сочетании с принципом работы системы и требованиями к процессу, чтобы точно определить причину неисправности. Например, в процессе химического производства, если обнаруживается, что питательный клапан реактора не может быть открыт, а соответствующий индикатор выходного модуля ПЛК не горит, необходимо не только проверить привод клапана и проводку, но и рассмотреть, нет ли ошибки логики управления для клапана в программе ПЛК, и правильно ли работают соответствующие датчики, поскольку отказ датчика может привести к отправке ПЛК ошибочного сигнала управления. Благодаря такому тщательному наблюдению и анализу можно повысить эффективность и точность устранения неисправностей, а также быстро решить проблемы с неисправностями электрической системы ПЛК.

3.1.2 Метод измерения

Метод измерения использует профессиональные инструменты для точного измерения электрических параметров в электрической системе ПЛК, и сравнивая их с нормальным диапазоном параметров, можно определить, есть ли в системе неисправность и конкретное место неисправности. Мультиметры и осциллографы являются двумя часто используемыми инструментами в методе измерения, и они играют важную роль в различных типах устранения неисправностей.

Мультиметр — это многофункциональный портативный электроизмерительный прибор, который можно использовать для измерения различных электрических параметров, таких как напряжение, ток и сопротивление. Функция измерения напряжения мультиметра особенно важна при устранении неполадок с питанием. Настройте диапазон мультиметра на соответствующий диапазон напряжения и измерьте входное напряжение модуля питания ПЛК. При нормальных обстоятельствах входное напряжение должно находиться в диапазоне напряжений, указанном в электросети, например, обычное трехфазное 380 В или однофазное 220 В. Если измеренное значение сильно отклоняется от стандартного значения, это может быть проблема с питанием электросети, например, колебание напряжения в электросети превышает допустимый диапазон или линия электропитания имеет плохой контакт и чрезмерное сопротивление. В это время необходимо дополнительно проверить различные точки подключения линии электропитания и использовать диапазон сопротивления мультиметра для измерения сопротивления линии. Если значение сопротивления слишком велико, это указывает на наличие проблемы с линией и ее необходимо отремонтировать или заменить.

Измерение выходного напряжения силового модуля также является важным шагом для определения того, работает ли блок питания должным образом. Подключите мультиметр к выходной клемме силового модуля и измерьте, соответствует ли его выходное напряжение рабочим требованиям ПЛК. Различные модели ПЛК предъявляют разные требования к выходному напряжению блока питания, как правило, DC 24 В, 12 В и т. д. Если выходное напряжение ненормальное, например слишком высокое или слишком низкое, возможно, неисправна схема стабилизации напряжения внутри силового модуля, и силовой модуль необходимо дополнительно осмотреть и отремонтировать. В некоторых случаях пульсация выходного напряжения силового модуля слишком велика, что также повлияет на нормальную работу ПЛК. В это время можно использовать осциллограф для измерения пульсации напряжения. Если пульсация превышает допустимый диапазон, силовой модуль также необходимо обработать.

При проверке неисправностей входных и выходных модулей можно использовать функцию измерения сопротивления мультиметра для определения ослабления проводки. Установите мультиметр на диапазон сопротивления и измерьте сопротивление между входными и выходными клеммами и соответствующим оборудованием. При нормальных обстоятельствах значение сопротивления должно быть близко к нулю, что указывает на исправность проводки и плавную передачу сигнала. Если значение сопротивления бесконечно или велико, это означает, что в проводке возникла проблема обрыва цепи или плохого контакта. В это время необходимо тщательно проверить, не ослаблены ли клеммы проводки, не окислены ли они и не повреждены ли провода. В случае ослабления клемм их следует снова затянуть; в случае окисления клемм их необходимо очистить; если провода повреждены, их необходимо заменить.

Мультиметр также можно использовать для измерения значения сопротивления датчиков и исполнительных механизмов, чтобы определить, правильно ли они работают. Различные типы датчиков и исполнительных механизмов имеют различные характеристики сопротивления. В нормальных рабочих условиях их значения сопротивления должны находиться в определенном диапазоне. Например, для термисторного датчика температуры его значение сопротивления будет меняться с изменением температуры. Измеряя значение сопротивления при различных температурах и сравнивая его с характеристической кривой датчика, можно определить, исправен ли датчик. Если измеренное значение значительно отличается от стандартного значения, это означает, что датчик может быть неисправен и его необходимо заменить.

Осциллограф может интуитивно отображать форму волны, частоту, амплитуду и другую информацию о сигнале, что играет важную роль в устранении неисправностей передачи сигнала. При обнаружении формы волны входных и выходных сигналов подключите зонд осциллографа к соответствующей сигнальной линии и наблюдайте за формой волны, отображаемой на экране осциллографа. Нормальная форма волны входного сигнала должна соответствовать выходным характеристикам датчика. Например, для датчика приближения его выходной сигнал должен производить очевидное изменение уровня при обнаружении объекта, а форма волны должна представлять собой стабильный импульсный сигнал. Если форма волны входного сигнала искажена, имеет помехи или отсутствует сигнал, это означает, что в процессе передачи сигнала возникла проблема. Это может быть неисправность самого датчика, например, повреждение внутренних компонентов датчика, приводящее к ненормальным выходным сигналам; также может быть, что линия передачи сигнала подвержена электромагнитным помехам. В это время необходимо проверить, хороши ли меры экранирования линии и параллельна ли она сильной линии электропередачи.

Для выходных сигналов осциллограф также может помочь определить, являются ли они нормальными. Форма выходного сигнала должна соответствовать управляющему сигналу, установленному программой ПЛК. Например, для выходного сигнала, который управляет пуском и остановкой двигателя, при запуске двигателя должен выводиться сигнал высокого уровня, а форма сигнала должна быть стабильным импульсом высокого уровня; при остановке двигателя должен выводиться сигнал низкого уровня. Если форма выходного сигнала не соответствует ожиданиям, возможно, выходной модуль ПЛК неисправен или ошибка логики программы приводит к тому, что выходной сигнал становится ненормальным. На этом этапе необходимо дополнительно проверить рабочее состояние выходного модуля, использовать программное обеспечение для программирования, чтобы просмотреть логику программы, выяснить проблему и устранить ее.

Осциллографы также могут использоваться для измерения частоты и амплитуды сигналов. В некоторых системах управления, которые предъявляют строгие требования к частоте и амплитуде сигнала, таких как высокоскоростные системы подсчета, аналоговые системы управления и т. д., частоту и амплитуду сигнала можно измерить с помощью осциллографа и сравнить с требованиями системы, чтобы определить, работает ли система должным образом. Если частота или амплитуда сигнала превышают допустимый диапазон, это может привести к неточному управлению системой или даже к ее неправильной работе. Например, в аналоговой системе управления температурой аналоговый сигнал, выдаваемый датчиком температуры, преобразуется передатчиком в стандартный сигнал напряжения, а затем вводится в аналоговый входной модуль ПЛК. Используйте осциллограф для измерения амплитуды сигнала напряжения. Если амплитуда сильно отклоняется от значения напряжения, соответствующего фактической температуре, это означает, что датчик или передатчик могут быть неисправны и должны быть откалиброваны или заменены.

3.2 Методы устранения неполадок с использованием инструментов

3.2.1 Диагностическая функция программного обеспечения ПЛК

Как важный инструмент для взаимодействия с ПЛК, программное обеспечение для программирования ПЛК обеспечивает надежную поддержку для устранения неполадок с помощью встроенной функции диагностики. Благодаря этой функции технические специалисты могут получить глубокое понимание рабочего состояния системы и подробную информацию о неисправностях, тем самым быстро обнаруживая и решая проблемы.

Большинство программных обеспечений для программирования ПЛК имеют возможность контролировать рабочее состояние системы в режиме реального времени. Во время нормальной работы технические специалисты могут просматривать состояние входов и выходов ПЛК с помощью программного обеспечения для программирования и интуитивно понимать, правильно ли каждая точка входа получает внешний сигнал, и выводит ли точка выхода соответствующий управляющий сигнал в соответствии с логикой программы. На автоматизированной производственной линии мониторинг программного обеспечения обнаружил, что индикатор, соответствующий определенной точке входа, не горит, а датчик поля обнаружил объект, что указывает на то, что в точке входа может быть проблема с передачей сигнала, и требуется дополнительная проверка, чтобы увидеть, неисправна ли проводка или входной модуль. Программное обеспечение для программирования также может отображать информацию, такую как значение регистра внутри ПЛК, текущее состояние таймера и счетчика в режиме реального времени. Наблюдая за этой информацией, технические специалисты могут определить, нормально ли выполняется программа и есть ли логические ошибки. Например, если значение времени таймера не соответствует ожиданию, возможно, таймер неправильно установлен в программе или сам таймер неисправен.

При отказе системы ПЛК программное обеспечение для программирования может предоставить подробную информацию о неисправностях. Эта информация обычно представлена в виде кодов неисправностей, информации об аварийных сигналах или сообщений об ошибках. Различные типы неисправностей соответствуют различным кодам неисправностей. Технические специалисты могут обратиться к руководству пользователя ПЛК или справочному документу программного обеспечения для программирования, чтобы понять конкретное значение каждого кода неисправности, чтобы быстро определить приблизительную область неисправности. Если код неисправности выдает «тайм-аут связи», это означает, что существует проблема со связью между ПЛК и другими устройствами, которая может быть вызвана повреждением кабеля связи, ослабленным интерфейсом связи или неправильными настройками параметров связи. Программное обеспечение для программирования также может записывать время, последовательность и соответствующие рабочие данные неисправности. Эти исторические записи имеют большую ценность для анализа причины и процесса развития неисправности. При устранении неисправностей прерывистых неисправностей, просматривая записи истории неисправностей, технические специалисты могут найти схему возникновения неисправности, чтобы провести более целенаправленное устранение неисправностей и их устранение.

При использовании диагностической функции программного обеспечения для устранения неполадок сначала убедитесь, что связь между программным обеспечением и ПЛК нормальная. Для этого требуется правильно подключить кабель программирования и настроить параметры связи в программном обеспечении, такие как скорость передачи данных, протокол связи и т. д. После успешного подключения откройте диагностический интерфейс программного обеспечения и внимательно проверьте состояние работы системы и информацию о неисправностях. Для сложных неисправностей может потребоваться объединить информацию из нескольких аспектов для всестороннего анализа. Например, в случае, когда входной сигнал является ненормальным и одновременно возникает ошибка работы программы, техническому специалисту необходимо сначала проверить, являются ли входной модуль и проводка нормальными, устранить неисправность оборудования, а затем глубоко проанализировать логику программы, чтобы увидеть, есть ли проблема неправильной обработки входного сигнала. В процессе устранения неполадок обратите внимание на сохранение информации о неисправностях и связанных с ними данных об эксплуатации для дальнейшего анализа и обобщения опыта.

3.2.2 Применение прибора диагностики неисправностей

Инструмент диагностики неисправностей — это профессиональное устройство, специально используемое для обнаружения неисправностей электрической системы ПЛК. Он может быстро и точно определить место неисправности, значительно повышая эффективность и точность обнаружения неисправностей. Инструмент диагностики неисправностей имеет множество функций и может удовлетворить потребности в обнаружении различных типов неисправностей.

Инструмент диагностики неисправностей может проводить комплексную проверку оборудования ПЛК. Он может определять, стабильно ли выходное напряжение силового модуля и находится ли оно в пределах нормального рабочего диапазона. Если при измерении выходного напряжения силового модуля напряжение оказывается слишком высоким или слишком низким, это может означать, что цепь стабилизации напряжения внутри силового модуля неисправна и ее необходимо вовремя отремонтировать или заменить. Инструмент диагностики неисправностей также может определять электрические характеристики входных и выходных модулей, включая проводимость и сопротивление изоляции входных и выходных точек. Если сопротивление изоляции определенной входной и выходной точки оказывается слишком низким, может возникнуть риск короткого замыкания, и необходимо дополнительно проверить, нет ли проблем с проводкой и соответствующим оборудованием в этой точке. Кроме того, инструмент диагностики неисправностей также может определять другие аппаратные компоненты, такие как модуль ЦП и модуль связи, чтобы определить, работают ли они должным образом. Например, путем обнаружения коммуникационной микросхемы и связанных цепей коммуникационного модуля определяется, вызван ли сбой связи повреждением оборудования.

Инструмент диагностики неисправностей также может обнаруживать и анализировать программное обеспечение ПЛК. Он может считывать программы и данные, хранящиеся в ПЛК, чтобы проверить, есть ли логические ошибки, синтаксические ошибки и другие проблемы в программе. После считывания программы инструмент диагностики неисправностей может выполнить проверку синтаксиса программы и указать на синтаксические ошибки в программе, такие как неправильный формат инструкций, несоответствующие типы операндов и т. д. Инструмент диагностики неисправностей также может анализировать логику программы, чтобы проверить, есть ли такие проблемы, как мертвые циклы и логические конфликты. В сложной системе управления автоматизацией, если в программе возникает мертвый цикл, ПЛК может не иметь возможности нормально выполнять другие задачи. С помощью функции логического анализа инструмента диагностики неисправностей такие проблемы могут быть быстро обнаружены и решены. Инструмент диагностики неисправностей также может определить, являются ли данные в программе правильными, например, является ли назначение переменных разумным, есть ли ошибки в хранении данных и т. д.

При использовании инструмента диагностики неисправностей, прежде всего, следует выбрать подходящий инструмент диагностики неисправностей в соответствии с моделью и техническими характеристиками ПЛК и убедиться в их совместимости. Правильно подключите инструмент диагностики неисправностей к ПЛК и эксплуатируйте его в соответствии с руководством по эксплуатации инструмента диагностики неисправностей. При выполнении обнаружения оборудования выберите соответствующую функцию обнаружения оборудования, и инструмент диагностики неисправностей автоматически просканирует и обнаружит оборудование ПЛК и отобразит результаты обнаружения на экране. Для обнаруженной точки неисправности инструмент диагностики неисправностей выдаст подробную оперативную информацию, такую как тип неисправности, место неисправности и т. д. При выполнении обнаружения программного обеспечения также выберите соответствующую функцию обнаружения программного обеспечения, инструмент диагностики неисправностей прочитает программу и данные ПЛК, а также проанализирует и диагностирует. В соответствии с результатами диагностики технические специалисты могут предпринять соответствующие меры по ремонту, такие как изменение ошибок программы, замена неисправного оборудования и т. д. В процессе использования инструмента диагностики неисправностей обратите внимание на соблюдение рабочих процедур, чтобы избежать повреждения оборудования из-за неправильной эксплуатации. В то же время прибор диагностики неисправностей следует регулярно калибровать и обслуживать, чтобы гарантировать точность и надежность результатов его обнаружения.

3.3 Систематический процесс устранения неполадок

3.3.1 Определить масштаб неисправности

При столкновении с неисправностью электрической системы ПЛК точное определение области неисправности является первым шагом к эффективному устранению неполадок. Это требует от технических специалистов проведения всестороннего и подробного наблюдения и анализа явления неисправности и постепенного сужения возможной области неисправности на основе принципа работы и структурных характеристик системы.

При отказе системы первое, что нужно сделать, это наблюдать за проявлением отказа, будь то прекращение работы всей системы, отказ некоторых функций или возникновение периодических ненормальных явлений. Если вся система внезапно останавливается и все индикаторные лампы гаснут, то неисправность, скорее всего, находится в части источника питания. Необходимо сосредоточиться на проверке силового модуля, силового кабеля и связанных с ним линий питания, чтобы увидеть, есть ли такие проблемы, как короткое замыкание питания, обрыв цепи или ненормальное напряжение. Если только некоторое оборудование не может работать должным образом, например, оборудование, соответствующее нескольким входным или выходным точкам, не реагирует, область исследования должна быть сосредоточена на входных и выходных модулях, проводке и соответствующих внешних устройствах, связанных с этими точками. На автоматизированной производственной линии, если двигатель определенной станции не может быть запущен, в то время как двигатели других станций работают нормально, необходимо проверить выходной модуль, клеммы проводки, сам двигатель и связанные с ним цепи управления, чтобы определить, есть ли ослабленные линии, отказы модулей или повреждения двигателя.

Анализ времени и условий возникновения неисправности также может помочь определить масштаб неисправности. Если неисправность возникает сразу при запуске устройства, она может быть связана с процессом инициализации системы, схемой запуска или соответствующими аппаратными устройствами. Например, если ошибка памяти появляется при включении питания ПЛК, проблема может быть в модуле памяти ПЛК. Необходимо проверить, не повреждена ли память, не имеет ли она плохого контакта или не имеет ли проблем с хранением программ. Если неисправность возникает после того, как система проработала некоторое время, она может быть вызвана такими факторами, как перегрев оборудования, старение компонентов и электромагнитные помехи. В условиях высокой температуры летом, если система ПЛК часто испытывает прерывания связи, это может быть связано с перегревом коммуникационного модуля, что приводит к снижению его производительности. В это время необходимо проверить рассеивание тепла коммуникационного модуля и наличие высокотемпературного источника тепла в окружающей среде.

Понимание недавней эксплуатации и обслуживания системы также может дать важные подсказки для определения масштаба неисправности. Если неисправность возникает вскоре после обновления системного программного обеспечения или замены оборудования, то причиной неисправности, скорее всего, является недавно установленное программное обеспечение или оборудование. После замены нового входного модуля система имеет нестабильные входные сигналы. В это время необходимо сосредоточиться на проверке того, правильно ли установлен новый модуль, надежно ли подключена проводка и нет ли проблем с качеством самого модуля. Благодаря всестороннему анализу явления неисправности, времени возникновения, условий и недавней эксплуатации и обслуживания можно точнее определить масштаб неисправности, заложив прочную основу для последующего устранения неисправностей.

3.3.2 Пошаговое расследование и проверка

После определения масштаба неисправности следующим шагом является пошаговое устранение неисправности в определенном порядке и определение истинной причины неисправности путем проверки. Этот процесс требует от техников строгого логического мышления и богатого практического опыта, чтобы гарантировать, что точка неисправности может быть найдена и устранена эффективно и точно.

Сначала начните устранение неполадок с той части, которую проще всего проверить и оценить. При сбоях в работе оборудования обычно сначала проверяют внешние устройства и проводку. Как упоминалось выше, ослабленная проводка является одной из распространенных причин сбоев в работе электрической системы ПЛК. Поэтому тщательно проверьте все соответствующие клеммы, чтобы убедиться, что они надежно подключены и не ослаблены, не окислены и не подвержены коррозии. Для внешних устройств, таких как датчики и исполнительные механизмы, проверьте, не поврежден ли или не деформирован ли их внешний вид, и используйте такие инструменты, как мультиметры, для измерения их электрических параметров, чтобы определить, являются ли они нормальными. При проверке системы контроля температуры, если отображение температуры ненормальное, сначала проверьте, не ослаблена ли проводка датчика температуры, и используйте мультиметр, чтобы измерить, находится ли значение сопротивления датчика в пределах нормы. Если проводка датчика и значение сопротивления в норме, дополнительно проверьте, не разомкнута ли или не закорочена ли линия передачи сигнала между датчиком и ПЛК.

При устранении неисправностей входных и выходных модулей вы можете использовать диагностическую функцию программного обеспечения программирования ПЛК для просмотра информации о состоянии входных и выходных точек. С помощью программного обеспечения программирования вы можете интуитивно видеть, какие входные точки имеют входной сигнал, а какие выходные точки имеют выходной сигнал, чтобы определить, правильно ли работают входные и выходные модули. Если обнаружено, что в определенной входной точке нет входного сигнала, но полевой датчик обнаружил объект, это означает, что входная точка может быть неисправна. В это время вы можете сравнить входную точку с другими нормальными входными точками, чтобы проверить, одинакова ли их проводка. Если проводка правильная, возможно, электронные компоненты внутри входного модуля повреждены, и требуется дополнительная проверка или замена входного модуля.

Для сбоев программного обеспечения сначала проверьте программу на наличие логических ошибок. Используйте программное обеспечение для программирования, чтобы проверить программу построчно, чтобы увидеть, нет ли ошибок условного суждения, логических конфликтов или мертвых циклов. В сложной автоматизированной системе управления производственной линией, если последовательность работы оборудования перепутана, может быть ошибка в логической части управления программы. В это время необходимо тщательно проанализировать последовательность действий и логическую связь между различными устройствами в программе, чтобы выяснить, где находится ошибка, и исправить ее. Вы также можете отлаживать программу шаг за шагом и наблюдать за изменениями значений переменных во время выполнения программы, чтобы дополнительно определить место ошибки программы.

В процессе устранения неполадок необходимо проверить каждый шаг, чтобы убедиться, что установленная причина неисправности верна. Методом проверки может быть повторное наблюдение за рабочим состоянием системы, чтобы увидеть, исчезла ли неисправность; или измерение соответствующих электрических параметров, форм сигналов и т. д. и сравнение их с данными в нормальном состоянии, чтобы определить, вернулась ли система в нормальное состояние. После замены неисправного выходного модуля перезапустите систему и посмотрите, может ли соответствующее оборудование работать нормально. В то же время используйте осциллограф для измерения формы выходного сигнала, чтобы проверить, соответствует ли он требованиям. Если оборудование работает нормально и форма сигнала нормальная, это означает, что неисправность устранена; если проблема все еще существует, необходимо повторно изучить процесс устранения неисправностей и поискать другие возможные причины неисправности.

Пошаговое устранение неполадок и проверка — это итеративный процесс, требующий от технических специалистов терпеливой и внимательной работы. В процессе устранения неполадок необходимо оперативно регистрировать шаги по устранению неполадок, обнаруженные проблемы и результаты проверки для последующего анализа и обобщения. Благодаря такому строгому процессу устранения неполадок можно эффективно повысить эффективность и точность устранения неполадок, гарантируя, что электрическая система ПЛК сможет возобновить нормальную работу как можно скорее.

IV. Анализ случая

4.1 Случай 1: Отказ системы ПЛК на производственной линии завода

4.1.1 Описание признаков неисправности

Автоматизированная производственная линия завода в основном отвечает за сборку электронных изделий, а ее система управления PLC отвечает за точный контроль каждого производственного звена. Во время нормальной работы производственная линия работает упорядоченно в соответствии с установленными процедурами, и каждое устройство работает вместе для достижения эффективной сборки продукции. Однако во время производственного процесса производственная линия внезапно вышла из строя. В частности, некоторое оборудование остановилось, например, сборочный робот больше не выполнял действия по захвату и размещению деталей, а конвейерная лента также остановилась. В то же время загорелся индикатор неисправности на панели управления, отображая определенный код неисправности. Кроме того, система мониторинга обнаружила, что входные и выходные точки, связанные с этими остановленными работающими устройствами, были ненормальными, некоторые входные точки не смогли обнаружить сигналы от датчиков, а соответствующие выходные точки не вывели ожидаемые сигналы управления.

4.1.2 Процесс устранения неполадок и применение метода

Получив отчет о неисправности, техники быстро отправились на место для устранения неполадок. Сначала они использовали метод наблюдения для проведения всестороннего наблюдения за системой. Они тщательно проверили состояние индикаторных лампочек ПЛК и обнаружили, что индикатор питания горит нормально, указывая на то, что питание в основном нормальное; но индикатор работы перестал мигать, а индикатор неисправности всегда был красным, что еще раз подтвердило наличие серьезной неисправности в системе. Изучив руководство пользователя ПЛК, стало известно, что тип неисправности, соответствующий красному индикатору неисправности, может быть связан с аппаратным сбоем или сбоем связи.

Затем техники использовали метод измерения для измерения электрических параметров деталей, которые могли выйти из строя. Они использовали мультиметр для измерения сопротивления проводки между входными и выходными модулями и внешними устройствами и обнаружили, что значение сопротивления некоторых проводов было значительно увеличено, что указывало на то, что проводка могла быть ослаблена или иметь плохой контакт. Дальнейший осмотр показал, что некоторые клеммы проводки действительно были ослаблены, и техники затянули их. Однако после затяжки проводки неисправность системы все еще существовала.

Для дальнейшего устранения неполадки специалисты использовали диагностическую функцию программного обеспечения программирования ПЛК. Подключив программное обеспечение программирования к ПЛК, они смогли отслеживать рабочее состояние системы в режиме реального времени и получать подробную информацию о неисправностях. В диагностическом интерфейсе программного обеспечения они обнаружили, что состояние некоторых точек входа и выхода не соответствовало фактической ситуации, и появилась подсказка об ошибке тайм-аута связи. Это указывает на то, что в дополнение к проблеме с проводкой может быть сбой модуля связи или другой сбой оборудования.

Технические специалисты решили сосредоточиться на модуле связи. Они использовали инструмент диагностики неисправностей для проверки модуля связи. Инструмент диагностики неисправностей может провести комплексную проверку производительности оборудования модуля связи, включая рабочее состояние чипа связи, подключение линии связи и т. д. Благодаря обнаружению инструмента диагностики неисправностей было обнаружено, что чип связи модуля связи был неисправен, что привело к ненормальной связи.

4.1.3 Анализ причин неисправностей и пути их устранения

После всестороннего анализа информации, полученной в процессе устранения неполадок, было установлено, что основной причиной сбоя было повреждение коммуникационной микросхемы коммуникационного модуля и ослабление некоторых клемм проводки. Повреждение коммуникационной микросхемы напрямую привело к прерыванию связи между ПЛК и некоторыми внешними устройствами, что сделало невозможным для ПЛК отправлять сигналы управления этим устройствам и получать сигналы обратной связи от датчиков. Ослабление клемм проводки еще больше усугубило нестабильность передачи сигнала, что привело к ненормальным входным и выходным сигналам и в конечном итоге привело к остановке работы некоторого оборудования на производственной линии.

В ответ на причину сбоя техники приняли соответствующие решения. Во-первых, был заменен поврежденный коммуникационный чип. В процессе замены техники строго следовали рабочим процедурам, чтобы гарантировать правильную установку нового чипа. В то же время, чтобы предотвратить повторение подобных проблем, они выбрали коммуникационные чипы с надежным качеством и стабильной работой. Во-вторых, все клеммы проводки были полностью проверены и затянуты, чтобы гарантировать прочность и надежность проводки. После завершения этих ремонтных работ система ПЛК была перезапущена, а производственная линия отлажена. После отладки производственная линия возобновила нормальную работу, и все оборудование смогло работать вместе в соответствии с требованиями программы, а неисправность была полностью устранена.

Анализируя этот случай, можно увидеть, что при устранении неисправностей электрической системы PLC крайне важно использовать различные методы и приемы устранения неисправностей. Предварительно определив диапазон неисправности путем наблюдения, используя методы измерения для обнаружения электрических параметров, используя диагностическую функцию программного обеспечения для получения подробной информации о неисправности и используя инструменты диагностики неисправностей для точного обнаружения оборудования, можно быстро и точно найти причину неисправности и принять эффективные решения. Это не только помогает повысить эффективность производства и сократить производственные потери, вызванные неисправностями, но и дает надежную гарантию стабильной работы электрической системы PLC.

4.2 Случай 2: Отказ системы управления ПЛК на очистных сооружениях

4.2.1 Описание неисправности

На очистных сооружениях используется усовершенствованная система управления PLC для полной автоматизации процесса очистки сточных вод, включая обеззараживание сеток, очистку песколовок, управление аэрацией биологического реактора, обезвоживание шлама и другие ключевые звенья. Система работает стабильно и может эффективно обеспечивать качество и эффективность очистки сточных вод. Однако во время плановой работы оператор обнаружил, что некоторые звенья очистки были ненормальными.

В частности, аэрационное оборудование биологического реактора не смогло автоматически подстроиться под заданную концентрацию растворенного кислорода, что привело к слишком высокому или слишком низкому содержанию растворенного кислорода в бассейне, что серьезно повлияло на рост микроорганизмов и эффект очистки сточных вод. В то же время оборудование для обезвоживания ила также часто запускалось и останавливалось, что не только сократило срок службы оборудования, но и привело к низкой эффективности очистки ила. Кроме того, система мониторинга показала, что данные измерений нескольких датчиков колебались, и данные были нестабильными, что не могло предоставить точную информацию для системы управления.

4.2.2 Идеи устранения неполадок и технические приложения

Получив отчет о неисправности, техники быстро сформировали профессиональную группу по техническому обслуживанию и поспешили на место происшествия. Сначала они использовали метод наблюдения для проведения предварительной проверки всей системы управления ПЛК. Они тщательно проверили состояние индикаторных ламп в шкафу управления ПЛК и обнаружили, что индикаторные лампы некоторых входных и выходных модулей ненормально мигали, что указывало на возможные проблемы с передачей входного и выходного сигнала. В то же время техники также заметили, что температура в шкафу управления была высокой, а вентиляционное и теплоотводящее оборудование работало нормально, но из-за относительно влажной среды на месте это могло оказать определенное влияние на электронные компоненты.

Для дальнейшего определения причины сбоя техники использовали метод измерения для измерения соответствующих электрических параметров. Они использовали мультиметр для измерения выходного напряжения датчика и обнаружили, что выходное напряжение некоторых датчиков колебалось в пределах нормы, но диапазон колебаний был большим и превышал допустимый диапазон погрешности. Это показывает, что датчик мог быть подвержен помехам или имел неисправность. Затем техники использовали осциллограф для определения формы входных и выходных сигналов и обнаружили, что форма сигнала имела очевидные искажения и помехи, что дополнительно подтвердило наличие проблемы в процессе передачи сигнала.

В процессе устранения неполадок специалисты также использовали диагностическую функцию программного обеспечения для программирования ПЛК. С помощью программного обеспечения для программирования они могли контролировать рабочее состояние ПЛК в реальном времени, просматривать информацию о состоянии точек входа и выхода и выполнение программы. В процессе мониторинга было обнаружено, что программа имела ошибку при обработке данных датчика, в результате чего инструкции управления выводились неправильно. Это могло быть связано с проблемами в логике программы или с потерей или ошибками в процессе передачи данных.

Чтобы полностью устранить проблему, специалисты решили провести комплексную проверку оборудования ПЛК. Они использовали диагностический прибор для проверки каждого модуля ПЛК, включая модуль питания, модуль ввода/вывода и модуль связи. С помощью диагностического прибора было обнаружено, что канал в модуле ввода/вывода был неисправен, в результате чего сигнал датчика, соответствующий каналу, не мог нормально передаваться в ПЛК. Кроме того, было также обнаружено, что коммуникационный чип коммуникационного модуля перегревался, что могло быть вызвано длительной эксплуатацией или плохим рассеиванием тепла.

4.2.3 Решения и оценка эффекта

В ответ на выявленные причины неисправности техники приняли ряд эффективных решений. Во-первых, были заменены неисправные входные и выходные модули, чтобы гарантировать точную передачу сигналов датчиков на ПЛК. При замене модулей техники строго следовали рабочим процедурам, чтобы гарантировать правильную установку новых модулей, и провели функциональные испытания новых модулей, чтобы убедиться в их правильной работе.

Для решения проблемы помех датчика специалисты провели комплексную проверку и затяжку проводки датчика, чтобы убедиться, что проводка прочная и надежная. В то же время они также усилили меры экранирования датчика, используя двухслойные экранированные кабели и надежно заземлив экранирующий слой кабеля на одном конце, что эффективно снизило влияние внешних электромагнитных помех на сигнал датчика.

В ответ на проблему перегрева коммуникационного модуля специалисты оптимизировали систему отвода тепла коммуникационного модуля. Они увеличили скорость вентилятора охлаждения и улучшили условия вентиляции в шкафу управления, чтобы гарантировать, что коммуникационный модуль может работать в нормальном температурном диапазоне. Кроме того, параметры связи коммуникационного модуля были сброшены и оптимизированы для повышения стабильности и надежности связи.

Что касается программного обеспечения, специалисты тщательно проверили и модифицировали программу ПЛК. Они обнаружили в программе логическую ошибку, которая вызывала неверные суждения при обработке данных датчиков. Специалисты исправили логическую ошибку и провели комплексное тестирование и отладку программы, чтобы убедиться, что программа может правильно обрабатывать данные датчиков и выдавать точные инструкции управления.

После завершения вышеуказанных ремонтных работ специалисты перезапустили систему управления PLC и провели комплексную отладку и мониторинг каждого звена очистки очистных сооружений. После определенного периода эксплуатации было установлено, что аэрационное оборудование биологического реактора может автоматически регулироваться в соответствии с концентрацией растворенного кислорода, содержание растворенного кислорода стабильно в пределах заданного диапазона, а оборудование для обезвоживания ила также может работать в обычном режиме без частых запусков и остановок. В то же время система мониторинга показывает, что данные измерений датчика стабильны и надежны, предоставляя точную информацию для системы управления.

Устранение неполадок и устранение неисправности системы управления PLC очистных сооружений не только вернуло производство очистных сооружений к норме, но также повысило надежность и стабильность системы. В ходе этого процесса устранения неполадок использовались различные технические средства, такие как метод наблюдения, метод измерения, диагностическая функция программного обеспечения программирования PLC и инструмент диагностики неисправностей, чтобы быстро и точно найти причину неисправности и принять эффективные решения. Это дает ценный опыт и справочную информацию для устранения подобных неисправностей системы управления PLC в будущем. Это также напоминает нам о необходимости усилить мониторинг и управление системами управления PLC в повседневной эксплуатации и обслуживании, своевременно обнаруживать и решать потенциальные проблемы и обеспечивать безопасную и стабильную работу системы.

V. Профилактические меры и рекомендации по обслуживанию

5.1 Ежедневные пункты обслуживания

5.1.1 Проверка и обслуживание аппаратного оборудования

Регулярный осмотр и техническое обслуживание оборудования PLC являются ключом к обеспечению его долгосрочной стабильной работы. Во время осмотра сосредоточьтесь на внешнем виде оборудования, чтобы проверить его на наличие повреждений, деформаций, коррозии и т. д. Например, если внешняя оболочка шкафа управления PLC повреждена, пыль, влага и другие примеси могут попасть внутрь, что повлияет на нормальную работу оборудования. Для PLC, установленных в суровых условиях, таких как места с высокой температурой, высокой влажностью или едкими газами, еще более важно усилить защиту и осмотр их внешних оболочек, чтобы обеспечить хорошую герметизацию.

Регулярный осмотр соединительных частей оборудования также является важным шагом. Ослабленные клеммы являются одной из распространенных причин электрических сбоев, поэтому необходимо регулярно проверять, затянуты ли клеммы и нет ли окисления или коррозии. Вы можете использовать такие инструменты, как отвертки, чтобы затянуть ослабленные клеммы, очистить окисленные и корродированные детали и заменить новые клеммы, если это необходимо. Во время осмотра вы также должны обращать внимание на состояние кабелей, чтобы проверить, не повреждены ли они, не состарились, не изношены и т. д. Поврежденные кабели следует вовремя ремонтировать или заменять, чтобы обеспечить стабильную и надежную передачу сигнала. Например, в некотором часто перемещаемом оборудовании кабели подвержены износу, и особое внимание следует уделять радиусу изгиба и защитным мерам кабелей, чтобы избежать сбоев, вызванных повреждением кабеля.

Нормальная работа системы охлаждения имеет решающее значение для стабильной работы оборудования PLC. PLC генерирует тепло во время работы. Если рассеивание тепла плохое, это может привести к слишком высокой температуре оборудования, что повлияет на его производительность и срок службы. Поэтому необходимо регулярно проверять, нормально ли работает вентилятор охлаждения и не запылен ли радиатор. Для радиаторов с большим количеством пыли вы можете использовать сжатый воздух или мягкую щетку для их очистки, чтобы гарантировать, что радиатор имеет хороший эффект рассеивания тепла. В то же время обратите внимание на поддержание хорошей вентиляции вокруг оборудования и избегайте накопления мусора вокруг оборудования, который влияет на циркуляцию воздуха. В некоторых высокотемпературных средах вы можете рассмотреть возможность добавления дополнительного охлаждающего оборудования, такого как кондиционеры, холодильники и т. д., чтобы гарантировать, что рабочая температура оборудования PLC находится в пределах нормы.

5.1.2 Резервное копирование и обновление программного обеспечения

Регулярное резервное копирование системы программного обеспечения ПЛК является важной мерой для предотвращения потери данных и повреждения программ. Данные и программы являются основой работы системы ПЛК. После потери или повреждения весь производственный процесс может остановиться, что приведет к огромным экономическим потерям для компании. Благодаря регулярному резервному копированию система может быть быстро восстановлена при возникновении проблем, что сокращает время простоя. Частота резервного копирования должна определяться в соответствии с фактическими условиями. Обычно рекомендуется выполнять полное резервное копирование раз в неделю или месяц и инкрементное резервное копирование каждый день. Резервные данные должны храниться на безопасном и надежном носителе, таком как внешний жесткий диск, сетевое устройство хранения данных и т. д., а резервные данные должны регулярно проверяться для обеспечения их целостности и доступности.

Также важно своевременно обновлять версию программного обеспечения ПЛК. Поставщики программного обеспечения будут постоянно оптимизировать и улучшать программное обеспечение ПЛК, устранять известные уязвимости и проблемы, а также добавлять новые функции и возможности. Обновляя версию программного обеспечения, можно улучшить производительность, стабильность и безопасность системы ПЛК. Перед обновлением программного обеспечения обязательно внимательно прочитайте инструкции по обновлению, предоставленные поставщиком программного обеспечения, чтобы понять содержание обновления и возможное влияние. В то же время сделайте резервную копию текущей программной системы, чтобы предотвратить проблемы во время процесса обновления, которые приводят к сбою в работе системы в обычном режиме. Во время процесса обновления строго следуйте требованиям руководства по эксплуатации, чтобы обеспечить плавный ход обновления. После завершения обновления система должна быть полностью протестирована, чтобы проверить, все ли функции работают нормально, и убедиться, что обновленная программная система может удовлетворить производственные потребности.

5.2 Экологический менеджмент и оптимизация

5.2.1 Контроль факторов окружающей среды, таких как температура и влажность

Факторы окружающей среды, такие как температура и влажность, оказывают решающее влияние на работу электрической системы ПЛК. Если эти факторы превышают нормальный диапазон допуска ПЛК, они могут вызвать ряд сбоев и серьезно повлиять на стабильность и надежность системы.

Чрезмерная температура является одним из распространенных факторов окружающей среды, которые вызывают отказ электрической системы ПЛК. Когда температура рабочей среды ПЛК слишком высока, производительность его внутренних электронных компонентов будет существенно нарушена. Например, рабочая скорость чипа может снизиться, что приведет к снижению вычислительных и обрабатывающих возможностей ПЛК, тем самым влияя на скорость реакции системы и точность управления внешними сигналами. Чрезмерно высокая температура также ускорит старение электронных компонентов и сократит их срок службы. В некоторых высокотемпературных промышленных средах, таких как сталелитейные заводы, стекольные заводы и т. д., если не приняты меры по отводу тепла ПЛК и он подвергается воздействию высокой температуры в течение длительного времени, его внутренние конденсаторы, резисторы и другие компоненты могут быть повреждены из-за перегрева, что может привести к неисправности ПЛК. Неисправность. Чтобы решить проблему чрезмерной температуры, мы должны сначала убедиться, что система отвода тепла шкафа управления ПЛК работает нормально. Регулярно проверяйте, нормально ли работает вентилятор охлаждения, и очищайте радиатор от пыли, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию и рассеивание тепла. В условиях высоких температур можно рассмотреть возможность установки холодильного оборудования, например кондиционеров, для контроля температуры в шкафу управления в пределах соответствующего диапазона рабочих температур ПЛК, который обычно составляет 0°C – 55°C. Также можно выбрать модель ПЛК с хорошими характеристиками рассеивания тепла или разумно расположить ПЛК, чтобы избежать централизованного размещения нескольких нагревательных устройств и уменьшить накопление тепла.

Не следует игнорировать влияние влажности на электрическую систему ПЛК. Избыточная влажность может привести к отсыреванию электронных компонентов внутри ПЛК, что приведет к снижению эффективности изоляции и повышению риска коротких замыканий. Во влажных условиях, таких как бумажные фабрики, типографии и красильные фабрики и т. д., влага из воздуха может конденсироваться на плате ПЛК, вызывая короткое замыкание в цепи и делая ПЛК неспособным работать должным образом. Кроме того, влажность может также вызывать ржавчину металлических деталей, что влияет на механические свойства оборудования и надежность электрических соединений. Для контроля влажности в первую очередь избегайте установки ПЛК во влажных или подверженных проникновению водяного пара местах, таких как подвалы, места вблизи источников воды и т. д. Если этого невозможно избежать, следует принять эффективные меры по защите от влаги, например, установить осушитель в шкафу управления для снижения влажности воздуха. Шкаф управления должен быть герметизирован, чтобы предотвратить попадание внешней влаги. Вы также можете регулярно проверять наличие признаков влаги внутри ПЛК. Если обнаружены пятна от воды или ржавчина, их следует своевременно высушить и обработать.

Помимо температуры и влажности, на электрическую систему ПЛК могут также влиять другие факторы окружающей среды, такие как пыль и вибрация. Слишком много пыли может скапливаться на радиаторе, вентиляторе и других компонентах ПЛК, влияя на эффект рассеивания тепла. Она также может попадать во внутренние электронные компоненты и вызывать такие проблемы, как плохой контакт. В пыльных средах, таких как цементные заводы и шахты, следует усилить защиту ПЛК, регулярно очищать от пыли или устанавливать пылезащитные чехлы для ПЛК. Вибрация может вызывать такие проблемы, как ослабление проводки и повреждение компонентов. Для ПЛК, установленных на оборудовании с большой вибрацией, следует принимать эффективные меры по амортизации, такие как использование амортизирующих прокладок и пружин для снижения воздействия вибрации на ПЛК.

5.2.2 Меры защиты от электромагнитных помех

Электромагнитные помехи являются одним из важных факторов, влияющих на нормальную работу системы ПЛК. Они могут привести к тому, что ПЛК будет получать неверные сигналы, выдавать ненормальные команды управления и даже вызывать сбои в работе системы. Поэтому принятие эффективных мер защиты от электромагнитных помех имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы системы ПЛК.

Электромагнитные помехи в основном исходят от различного электрооборудования во внешней среде, такого как большие двигатели, трансформаторы и преобразователи частоты. Эти устройства будут генерировать сильные электромагнитные поля во время работы, влияя на систему PLC через излучение или проводимость. Когда большие двигатели запускаются и останавливаются, они будут производить мгновенные большие изменения тока, тем самым создавая сильное электромагнитное излучение в окружающем пространстве, которое может мешать передаче сигнала PLC. Преобразователи частоты будут генерировать гармоники высокого порядка во время работы. Эти гармоники не только загрязняют электросеть, но и могут передаваться в систему PLC через линию электропередачи, влияя на ее нормальную работу.

Чтобы уменьшить влияние электромагнитных помех на систему PLC, сначала необходимо оптимизировать метод прокладки проводов. Прокладывайте линии питания PLC, сигнальные линии и линии управления отдельно, чтобы избежать их близкого расположения или параллельной прокладки для уменьшения электромагнитной связи. Для сигнальных линий следует использовать экранированные кабели, а экранирующий слой должен быть надежно заземлен, что может эффективно блокировать проникновение внешних электромагнитных помех. В реальных проектах прокладка силовых и сигнальных кабелей в разных желобах и соблюдение определенного расстояния может значительно снизить влияние электромагнитных помех.

Заземление является важным средством подавления электромагнитных помех. Правильное заземление может обеспечить низкоомный путь для тока помех в землю, тем самым уменьшая воздействие на систему PLC. Система PLC должна использовать независимую систему заземления, а сопротивление заземления должно быть менее 10 Ом. Хорошее заземление металлического корпуса PLC и металлического каркаса шкафа управления может эффективно предотвратить накопление статического электричества и электромагнитную индукцию. При заземлении будьте осторожны, чтобы избежать образования контуров заземления с несколькими точками заземления, поскольку контуры заземления могут вносить дополнительный ток помех.

Установка фильтров также является эффективной мерой защиты от электромагнитных помех. Установка фильтра мощности на входе питания ПЛК может эффективно отфильтровывать высокочастотные помехи в источнике питания и гарантировать, что ПЛК получает стабильную и чистую мощность. Для линий передачи сигналов фильтры сигналов могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями для уменьшения помех во время передачи сигнала. В некоторых системах управления, чувствительных к электромагнитным помехам, помехоустойчивость системы может быть значительно улучшена путем установки высокопроизводительных фильтров мощности и фильтров сигналов.

При выборе оборудования PLC приоритет следует отдавать изделиям с хорошими характеристиками защиты от помех. Некоторые производители PLC приняли ряд мер по защите от помех на этапе проектирования изделия, например, добавили экранирующие слои, оптимизировали компоновку схемы и т. д., чтобы сделать свою продукцию более устойчивой к электромагнитным помехам. На практике выбор оборудования PLC известных марок и надежного качества может в определенной степени снизить риски, вызванные электромагнитными помехами.

5.3 Обучение персонала и совершенствование технологий

5.3.1 Обучение навыкам работы операторов

Обучение навыкам операторов систем PLC чрезвычайно важно, поскольку оно напрямую связано с тем, сможет ли система работать нормально и эффективно. Как человек, который напрямую взаимодействует с системой PLC, уровень навыков оператора будет напрямую влиять на стабильность производственного процесса и качество продукции.

Содержание обучения должно охватывать основные принципы и методы работы системы ПЛК. Операторы должны иметь глубокое понимание принципов работы ПЛК, включая ее внутренние логические операции, механизмы обработки данных и т. д., чтобы они могли лучше понимать логику работы системы и быть более удобными во время работы. На автоматизированной производственной линии операторы могут точно управлять ПЛК и обеспечивать нормальную работу производственной линии только в том случае, если они понимают, как ПЛК делает логические суждения на основе сигналов, поступающих от датчиков, и выводит соответствующие сигналы управления для управления исполнительными механизмами. Операторы также должны хорошо владеть методами работы ПЛК, включая то, как загружать и скачивать программы, как устанавливать параметры, как контролировать рабочее состояние системы и т. д. Благодаря практическому обучению работе операторы могут выполнять различные упражнения по работе в имитируемой среде, такие как запуск и остановка системы, настройка параметров управления и т. д., чтобы улучшить свои практические эксплуатационные возможности.

Обучение по выявлению неисправностей и возможностям предварительного устранения также имеет важное значение. Операторы могут сталкиваться с различными типами неисправностей в своей повседневной работе. Поэтому им необходимо научиться определять распространенные явления неисправностей, такие как ненормальные сигналы тревоги оборудования, ненормальное мигание индикаторной лампы и т. д., и уметь предварительно определять тип неисправности и возможные причины на основе явлений неисправности. В процессе обучения операторы могут ознакомиться с проявлениями и методами предварительного устранения различных неисправностей с помощью анализа реальных случаев и имитации неисправностей. При внезапном отключении оборудования оператор должен иметь возможность быстро проверить, исправен ли индикатор питания, и определить, является ли это сбоем питания; если питание в норме, дополнительно проверить, исправны ли соответствующие датчики и исполнительные механизмы. Благодаря такому обучению операторы могут вовремя принять правильные меры при обнаружении неисправности, избежать дальнейшего расширения неисправности и выиграть время для последующих работ по техническому обслуживанию.

5.3.2 Профессиональное качественное обучение обслуживающего персонала

Профессиональное качество персонала по обслуживанию систем PLC имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы системы. Они должны обладать всесторонними профессиональными знаниями и богатым практическим опытом для решения различных сложных ситуаций сбоя.

Профессиональная подготовка знаний является основой для повышения профессионального качества обслуживающего персонала. Обслуживающему персоналу необходимо глубоко изучить структуру оборудования и принцип работы ПЛК, включая функции, принципы работы и взаимосвязи различных компонентов оборудования, таких как ЦП, память, модуль ввода-вывода, силовой модуль и т. д. Только при глубоком понимании структуры оборудования можно точно определить точку неисправности при отказе оборудования и выполнить эффективный ремонт. При устранении неисправностей отказа силового модуля обслуживающему персоналу необходимо знать требования к входному и выходному напряжению силового модуля и принцип работы внутренней схемы стабилизации напряжения, чтобы можно было найти причину отказа путем измерения напряжения, проверки компонентов схемы и т. д. Обслуживающий персонал также должен освоить технологию программирования и отладки программного обеспечения ПЛК, включая написание и отладку языков программирования, таких как лестничные диаграммы и таблицы инструкций, а также оптимизацию программ и устранение неисправностей. Изучая технологию программирования и отладки программного обеспечения, обслуживающий персонал может быстро обнаружить проблему и устранить ее при отказе программного обеспечения.

Накопление практического опыта одинаково важно для обслуживающего персонала. Фактически участвуя в устранении неисправностей и работах по техническому обслуживанию, обслуживающий персонал может постоянно улучшать свои практические навыки работы и способность решать проблемы. В процессе практики они могут сталкиваться с различными типами случаев неисправностей и понимать причины, методы устранения неисправностей и решения неисправностей. Обслуживающий персонал может создать библиотеку случаев неисправностей и подробно записывать каждую обнаруженную неисправность, включая явления неисправностей, процесс устранения неисправностей, решения и т. д. Анализируя и обобщая библиотеку случаев неисправностей, обслуживающий персонал может постоянно накапливать опыт и улучшать свои способности диагностики неисправностей. При столкновении с похожими неисправностями они могут быстро находить ссылки в библиотеке случаев и принимать эффективные решения. Регулярное участие в технических обменах и учебных мероприятиях также является важным способом повышения профессионального качества обслуживающего персонала. Обмениваясь опытом с коллегами и изучая новейшие технологии и методы, обслуживающий персонал может постоянно расширять свои знания и повышать свой профессиональный уровень.

6. Заключение

6.1 Резюме результатов исследования

В этом исследовании было проведено углубленное обсуждение распространенных проблем, методов устранения неисправностей и мер профилактического обслуживания электрических систем PLC, а также был получен ряд результатов, имеющих важное практическое значение. С точки зрения анализа распространенных проблем был проведен всесторонний и подробный анализ сбоев оборудования, сбоев программного обеспечения и сбоев внешних устройств. Среди сбоев оборудования сбои питания могут быть вызваны колебаниями напряжения в сети, короткими замыканиями или проблемами качества модуля питания, которые могут привести к отключению системы, потере программы или даже повреждению оборудования; сбои входных и выходных модулей проявляются в виде потери сигнала, ослабления проводки, повреждения компонентов и т. д., что напрямую влияет на информационное взаимодействие между системой и внешними устройствами; сбои коммуникационных модулей часто вызваны повреждением коммуникационного кабеля, несоответствием протоколов или ошибками настройки параметров, которые затрудняют передачу данных и совместную работу между системами.

С точки зрения сбоев программного обеспечения, ошибки программы включают логические ошибки и синтаксические ошибки, которые могут привести к ненормальной работе системы или даже к сбою; потеря данных чаще всего вызвана сбоем питания и памяти, что серьезно влияет на нормальный запуск и работу системы. При сбоях внешних устройств сбои датчиков, такие как физическое повреждение и помехи, сделают информацию, полученную системой, неточной; сбои исполнительных механизмов проявляются в виде отсутствия действия или ненормального действия, в результате чего система не может эффективно выполнять инструкции управления.

С точки зрения методов устранения неполадок, методы устранения неполадок на основе симптомов включают наблюдение и измерение. Метод наблюдения позволяет быстро обнаружить явные признаки неисправностей, наблюдая за индикаторами системы, рабочим состоянием оборудования и т. д. Метод измерения использует такие инструменты, как мультиметры и осциллографы, для точного измерения электрических параметров и определения места неисправности. Методы устранения неполадок на основе инструментов, такие как диагностическая функция программного обеспечения программирования ПЛК и применение приборов диагностики неисправностей, обеспечивают надежную поддержку для глубокого понимания рабочего состояния системы и места неисправности. Систематический процесс устранения неполадок подчеркивает сначала определение области неисправности, а затем постепенное устранение неполадок и проверку, что повышает эффективность и точность устранения неполадок.

На примере анализа фактического случая производственной линии завода и очистных сооружений демонстрируется процесс решения сложных неисправностей путем комплексного применения множественных методов и технологий устранения неисправностей, а также проверяется эффективность предлагаемого метода. С точки зрения профилактических мер и рекомендаций по техническому обслуживанию предлагается комплексная стратегия из трех измерений: ежедневные точки обслуживания, управление окружающей средой и ее оптимизация, а также обучение персонала и техническое совершенствование. Ежедневное обслуживание включает в себя осмотр и обслуживание аппаратного оборудования, резервное копирование и обновление программных систем; управление окружающей средой включает в себя контроль факторов окружающей среды, таких как температура и влажность, и защиту от электромагнитных помех; обучение персонала направлено на операторов и обслуживающий персонал, улучшая их эксплуатационные навыки и профессиональные качества соответственно. Эти достижения обеспечивают всестороннюю техническую поддержку и практическое руководство для обеспечения стабильной работы электрических систем PLC в промышленном производстве.

6.2 Будущие направления исследований

Заглядывая вперед, ожидается, что область устранения неисправностей электрических систем PLC достигнет прорывного прогресса в нескольких передовых направлениях. С глубоким развитием концепций Industry 4.0 и интеллектуального производства интеллектуальная технология диагностики неисправностей станет одним из ключевых направлений исследований. Использование передовых технологий, таких как искусственный интеллект, машинное обучение и глубокое обучение, для разработки интеллектуальных систем диагностики, которые могут автоматически обучаться и определять режимы отказов электрических систем PLC, значительно повысит точность и эффективность диагностики неисправностей. Обучаясь на большом количестве исторических данных о неисправностях, интеллектуальная система диагностики может установить точную модель прогнозирования неисправностей, заранее обнаружить потенциальные опасности неисправностей и выполнить профилактическое обслуживание, тем самым эффективно снижая риск перерывов в производстве и повреждения оборудования.

Глубокая интеграция технологии IoT и электрических систем PLC также принесет новые возможности и вызовы для устранения неполадок. Подключив электрическую систему PLC к IoT, можно реализовать сбор, передачу и совместное использование данных о состоянии оборудования в режиме реального времени, а технические специалисты могут удаленно контролировать и диагностировать неисправности в системе в любое время и в любом месте. Технология IoT также может интегрировать электрическую систему PLC с другими связанными системами для достижения всестороннего анализа данных и совместной обработки, тем самым получая более полное понимание рабочего состояния системы и предоставляя более богатую информационную поддержку для устранения неполадок.

С непрерывным развитием новых энергетических технологий применение электрических систем PLC в области новой энергетики будет становиться все более распространенным. Ввиду характеристик новых энергетических систем, таких как распределенная генерация электроэнергии и системы хранения энергии, исследования методов и технологий устранения неисправностей электрических систем PLC, подходящих для новых энергетических сред, станут важным направлением исследований в будущем. Операционная среда и режим работы новых энергетических систем существенно отличаются от среды и режима работы традиционных промышленных систем, и для обеспечения безопасной и стабильной работы новых энергетических систем необходимо разработать специальные технологии диагностики и устранения неисправностей.

Стандартизация и нормализация устранения неполадок в электрических системах PLC также имеет большое значение. Установление единых стандартов классификации неисправностей, процессов устранения неполадок и технических спецификаций поможет повысить эффективность и качество устранения неполадок и сократить расходы на техническое обслуживание. Это требует от всех сторон в отрасли совместной работы по укреплению сотрудничества и обмена и содействию стандартизации и нормализации технологии устранения неполадок в электрических системах PLC.

В будущем исследования в области устранения неисправностей электрических систем ПЛК будут тесно интегрированы с разработкой новых технологий и продолжат изучаться и внедряться инновации для обеспечения более надежной технической гарантии эффективной, стабильной и безопасной работы промышленного производства.