Kaip pagrindinis pramoninės automatikos valdymo įrenginys, PLC (programuojamų loginių valdiklių) stabilumas ir patikimumas tiesiogiai veikia gamybos linijos efektyvumą. Tačiau praktikoje PLC perdegimo gedimai nėra neįprasti, todėl ne tik sugenda įranga, bet ir gali kilti pavojus saugai. Taigi, dėl ko PLC lengvai perdega? Galime nagrinėti šią problemą įvairiais aspektais, įskaitant techninės įrangos dizainą, aplinkos veiksnius ir eksploatacinę priežiūrą.
I. Maitinimo problemos: pagrindinė PLC perdegimo priežastis
Nenormalus maitinimo šaltinis yra viena iš dažniausiai pasitaikančių PLC pažeidimų priežasčių. Remiantis pramonės srities statistika, daugiau nei 35% PLC gedimų yra tiesiogiai susiję su maitinimo problemomis. Tai visų pirma apima šiuos scenarijus:
1. Įtampos svyravimai:Pramoninės gamybos aplinkoje dažnas didelės galios-įjungimas ir išjungimas dažnai sukelia didelius tinklo įtampos svyravimus. Kai įtampa viršija PLC vardinį veikimo diapazoną (paprastai 85{5}}264 VAC), jo vidinis maitinimo modulis gali būti pažeistas dėl viršįtampio. Atvejo tyrimas iš automobilių gamybos įmonės atskleidė, kad dėl dažno didelių presų paleidimo ir išjungimo dirbtuvėse tas pats PLC maitinimo modulis per tris mėnesius perdegė du kartus.
2. Maitinimo linijos trukdžiai:Aukšto{0}}dažnio harmonikos, kurias sukuria įrenginiai, pvz., kintamo dažnio pavaros (VFD) ir servo pavaros, gali sklisti maitinimo kabeliais į PLC. Šie elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) ne tik sutrikdo programos vykdymą, bet ir gali sukelti elektros grandinės komponentų, pvz., filtrų kondensatorių, gedimus. Faktiniai bandymai rodo, kad be izoliacinių transformatorių harmoninis iškraipymas, išmatuotas PLC galios įvestyje, gali viršyti 15%, gerokai viršijantis saugos slenksčius.
3. Laidų klaidos:Per klaidą prijungus 220 V maitinimą prie 24 VDC įvesties / išvesties gnybtų ar panašių laidų klaidos gali akimirksniu sudeginti susiję moduliai. Maisto pakuočių gamybos linija kartą buvo akimirksniu sunaikintas analoginis įvesties modulis, kurio vertė dešimtys tūkstančių juanių, dėl techninės priežiūros personalo netinkamo laidų sujungimo.
Sprendimai:Norint užtikrinti švarų PLC maitinimą, rekomenduojama naudoti internetinį UPS arba įtampos stabilizatorių. Esant dideliems trukdžiams, turi būti sumontuoti galios filtrai. Be to, laidų prijungimo operacijos turi būti standartizuotos, o norint atskirti kintamosios srovės ir nuolatinės srovės grandines, patartina naudoti skirtingų spalvų laidus.
II. Įvesties / išvesties modulio perkrova: nepastebėta žalos rizika
Įvesties / išvesties modulių perkrovos žala sudaro maždaug 25% PLC gedimų, pirmiausia pasireiškiančių:
1. Išvesties kontaktų klijavimas:Kai indukcinėse apkrovose, tokiose kaip solenoidiniai vožtuvai ar kontaktoriai, trūksta laisvosios eigos diodų, išjungimo metu susidaranti atvirkštinė elektrovaros jėga gali siekti iki 10 kartų darbinę įtampą. Chemijos gamyklos statistika rodo, kad relės išvesties modulių be apsauginių grandinių vidutinė tarnavimo trukmė yra tik trečdalis apsaugotų modulių.
2. Trumpojo-grando gedimai:Lauko jutiklio arba pavaros laidų izoliacijos gedimas sukelia trumpuosius jungimus, kurie tiesiogiai išdega įvesties/išvesties kanalus. Ypač pavojingi yra PLC moduliai, neturintys visapusės trumpojo jungimo{1}}apsaugos, nes vienas trumpasis jungimas gali sukelti grandininę reakciją, pažeidžiančią gretimus kanalus.
3. Viršsrovė:Vardinę srovę viršijančios apkrovos (pvz., didelės-galios kaitinimo elementai) išėjimo tranzistorius patiria ilgalaikės perkrovos sąlygomis. Bandymo duomenys rodo, kad kai apkrovos srovė nuolat viršija vardinę vertę 20%, tranzistoriaus tarnavimo laikas sumažėja 80%.
Prevencinės priemonės:Visos indukcinės apkrovos turi turėti lygiagrečias RC slopinimo grandines arba laisvosios eigos diodus; kritinės įvesties/išvesties grandinės turi būti aprūpintos saugikliais; griežtai laikykitės rankinių apkrovos srovės valdymo specifikacijų ir, jei reikia, naudokite tarpines reles galiai padidinti.
III. Aplinkos veiksniai: paslėptas žudikas
Atšiauri darbo aplinka žymiai sumažina PLC tarnavimo laiką:
1. Temperatūros poveikis:Dauguma PLC veikia 0-55 laipsnių kampu. Plieno gamyklos aukštos temperatūros dirbtuvių įrašai rodo, kad PLC gedimų dažnis padidėja 1,8 karto, kai aplinkos temperatūra pakyla 10 laipsnių. PLC, sumontuoti uždarose valdymo spintose, vidinių komponentų temperatūra gali būti 15–20 laipsnių aukštesnė nei aplinkos, jei šilumos išsklaidymo nepakanka.
2. Drėgmės korozija:Drėgna aplinka tokiose pramonės šakose kaip tekstilė ir popieriaus gamyba sukelia plokščių kondensaciją ir koroziją. Lyginamieji bandymai rodo, kad aplinkoje, kurioje nuolatinė santykinė drėgmė viršija 85 %, PLC vidinių jungčių kontaktinis atsparumas gali padidėti penkis kartus per šešis mėnesius.
3. Užteršimas dulkėmis:Metalo dulkės gali sukelti trumpąjį-jungimą, o pluošto dulkės gali užblokuoti šilumos išsklaidymo kanalus. Cemento gamykloje dėl susikaupusių dulkių per daug pakilo PLC temperatūra, todėl procesoriaus modulio vidutinis laikas tarp gedimų (MTBF) sumažėjo nuo 100 000 valandų iki mažiau nei 20 000 valandų.
Rekomendacijos:Įdiekite pramoninį oro kondicionavimą arba priverstinį oro aušinimą aukštos{0}}temperatūros aplinkoje; pasirinkti modelius su IP65 apsaugos laipsniu drėgnoms vietoms; reguliariai valykite dulkėtas vietas ir apsvarstykite galimybę naudoti teigiamo slėgio dulkėms atsparias valdymo spinteles.
IV. Projektavimo defektai ir netinkamas montavimas
Maždaug 15 % PLC gedimų kyla dėl sistemos projektavimo ar diegimo problemų:
1. Prastas įžeminimas:Ne{0}}standartinis įžeminimas ne tik neslopina trukdžių, bet ir gali sukelti įžeminimo kilpos sroves. Bandymų duomenys rodo, kad įžeminimo varžai viršijus 4Ω, matavimo paklaidos PLC analoginiuose kanaluose gali padidėti iki 30 kartų.
2. Neorganizuotas laidas:Kai maitinimo kabeliai ir valdymo kabeliai klojami lygiagrečiai mažesniu nei 30 cm atstumu, gali atsirasti indukcinė įtampa, kurios pakaktų trikdyti PLC veikimą. Vienu atveju signalo linijoje, einančioje lygiagrečiai 400 V kabeliui 10 metrų, buvo išmatuota 12 V indukuota įtampa.
3. Netinkamas modulio pasirinkimas:Naudojant standartinius DIN{0}}bėgyje montuojamus PLC didelės-vibracijos aplinkoje, gali atsilaisvinti jungtis. Uosto mašinų PLC per tris mėnesius dėl nuolatinės vibracijos nutrūko 7 ryšys.
Optimizavimo sprendimai:
- Griežtai laikykitės „vieno-taško įžeminimo“ principo, kad įžeminimo varža būtų mažesnė nei 1Ω.
- Sluoksniuokite skirtingų įtampos lygių kabelius su mažiausiai 30 cm atstumu. Vibruojančioje aplinkoje pasirinkite modelius su anti-vibracine konstrukcija ir įdiekite smūgius{4}}sugeriančius laikiklius.
V. Priežiūros trūkumas
Nepakankama prevencinė priežiūra yra pagrindinė priešlaikinio PLC gedimo priežastis:
1. Akumuliatoriaus gedimas:CPU programos duomenų atsargines ličio baterijas paprastai reikia keisti kas 2-3 metus. Vandens valymo įrenginys patyrė 20 PLC programų praradimą dėl atidėto akumuliatoriaus keitimo, todėl 18 valandų buvo išjungta visa linija.
2. Ventiliatoriaus užsikimšimas:PLC moduliams su aušinimo ventiliatoriais, jei laikui bėgant neišvalysite filtro ekrano, šilumos išsklaidymo efektyvumas gali sumažėti daugiau nei 60%. Infraraudonųjų spindulių terminis vaizdas atskleidė, kad svarbiausi komponentai PLC su užsikimšusiais ventiliatoriais pasiekė 25 laipsniais aukštesnę temperatūrą nei įprasta.
3. Kontaktinė oksidacija:Relės kontaktai, kurie ilgą laiką lieka neaktyvūs, gali susilpnėti dėl oksidacijos. Bandymai rodo, kad kontaktai, nenaudojami ilgiau nei dvejus metus, gali turėti 50 kartų didesnį atsparumą kontaktui nei jų pradinė vertė.
Priežiūros gairės:Sukurti reguliarią tikrinimo sistemą. Kas ketvirtį turi būti tikrinama elektros energijos kokybė, įžeminimo būsena ir šilumos išsklaidymo sąlygos. Kasmet išvalykite vidines dulkes ir pakeiskite atsargines baterijas. Jei išvesties taškai nenaudojami ilgą laiką, priverskite veikti bent kartą per mėnesį.
VI. Programinės įrangos ir programavimo problemos
Programinės įrangos anomalijos taip pat gali sugadinti aparatinę įrangą:
1. Watchdog laikmačio nepaisymas:Dėl sudėtingų skaičiavimo užduočių programos vykdymo ciklai gali viršyti budėjimo laikmačio slenkstį, o tai gali sukelti neįprastus procesoriaus atstatymus. Dėl netinkamo algoritmo optimizavimo automatizuota sandėlio sistema patyrė vidutiniškai tris PLC atstatymus per dieną, o tai galiausiai sugadino atminties lustą.
2. Begalinės kilpos:Dėl programavimo klaidų išvesties taškai gali būti įjungti / išjungti aukštais dažniais. Įrašai rodo, kad įpurškimo liejimo mašina PLC per 8 valandas sudegino išvesties kontaktus dėl programos klaidos, valdydami solenoidinį vožtuvą 10 Hz dažniu.
3. Programinės aparatinės įrangos pažeidžiamumas:Ankstyvosiose programinės įrangos versijose gali trūkti patikimų apsaugos mechanizmų. Konkretus PLC modelis dėl programinės įrangos trūkumų tam tikromis sąlygomis klaidingai valdė visus išvesties taškus, sukeldamas kelių įrenginių perkrovą vienu metu.
Prevencinės priemonės:Ypatingai svarbiai įrangai turi būti atlikti išsamūs modeliavimo bandymai; reguliariai atnaujinti į stabilias programinės įrangos versijas; pridėkite aparatinės įrangos blokavimo apsaugą gyvybiškai svarbioms valdymo kilpoms.
PLC patikimumas atspindi integruotus projektavimo, įrengimo, eksploatavimo ir priežiūros rezultatus. Pasirinkus aukštos-kokybės maitinimo šaltinius, laikantis standartizuotų montavimo ir laidų sujungimo praktikos, optimizuojant šilumines sąlygas ir parengus prevencinės priežiūros protokolus, PLC gedimų dažnis gali būti sumažintas daugiau nei 80 proc. Ypač svarbu visapusiškai atsižvelgti į šiuos veiksnius planuojant ir projektuojant naujus projektus, nes šis metodas yra daug ekonomiškesnis- nei taisomieji veiksmai po to. Tobulėjant pramoninio daiktų interneto (IIoT) technologijai, numatomos priežiūros įgyvendinimas nuotoliniu būdu stebint PLC veikimo parametrus atsiras kaip naujas būdas užkirsti kelią įrangos perdegimui.