أسباب الفشل الشامل PLC

1.

مشاكل التأريض

متطلبات التأريض لنظام PLC صارمة نسبيًا. من الأفضل أن يكون لديك نظام تأريض مستقل ومخصص. يجب أيضًا الانتباه إلى التأريض الموثوق للمعدات الأخرى المتعلقة بـ PLC.

عندما يتم توصيل نقاط أرضية متعددة للدائرة معًا، يمكن أن تتدفق تيارات غير متوقعة، مما يتسبب في حدوث أخطاء منطقية أو إتلاف الدوائر.

عادةً ما يكون سبب اختلاف إمكانات الأرض هو أن نقاط التأريض متباعدة جدًا في المنطقة المادية. عندما يتم توصيل الأجهزة المتباعدة عن بعضها بواسطة كابلات الاتصال أو أجهزة الاستشعار، فإن التيار بين الكابل والأرض سوف يتدفق عبر الدائرة بأكملها. حتى ضمن مسافة قصيرة، يمكن أن يتغير تيار الحمل للمعدات الكبيرة بين إمكاناته وإمكانات الأرض، أو يولد مباشرة تيارات غير متوقعة من خلال التأثيرات الكهرومغناطيسية.

بين مصادر الطاقة ذات نقاط التأريض غير الصحيحة، قد تتدفق تيارات مدمرة في الدائرة، مما يؤدي إلى تدمير المعدات.

تستخدم أنظمة PLC عمومًا طريقة التأريض أحادية النقطة. من أجل تحسين القدرة على مقاومة التداخل في الوضع الشائع، يمكن استخدام تقنية الأرض العائمة المحمية للإشارات التناظرية، أي أن طبقة التدريع لكابل الإشارة مؤرضة عند نقطة واحدة، وحلقة الإشارة عائمة، ومقاومة العزل مع الأرض يجب أن لا يقل عن 50MΩ.

2.

التعامل مع التدخل

بيئة المجال الصناعي قاسية نسبيًا، مع وجود العديد من التداخلات ذات الترددات العالية والمنخفضة. عادةً ما يتم إدخال هذه التداخلات إلى PLC من خلال الكابلات المتصلة بالمعدات الميدانية.

بالإضافة إلى تدابير التأريض، يجب اتخاذ بعض التدابير المضادة للتداخل أثناء تصميم الكابلات واختيارها وتركيبها:

(1) الإشارات التناظرية هي إشارات صغيرة وتتأثر بسهولة بالتداخل الخارجي، لذا يجب استخدام الكابلات ذات الحماية المزدوجة؛

(2) ينبغي استخدام الكابلات المحمية لإشارات النبض عالية السرعة (مثل أجهزة استشعار النبض، وأجهزة تشفير العد، وما إلى ذلك) لمنع التداخل الخارجي وإشارات النبض عالية السرعة من التداخل مع الإشارات منخفضة المستوى؛

(3) يتمتع كابل الاتصال بين PLCs بتردد عالٍ. بشكل عام، يجب اختيار الكابل الذي توفره الشركة المصنعة. إذا لم تكن المتطلبات عالية، فيمكن اختيار كابل زوج ملتوي محمي.

(4) لا يمكن توجيه خطوط الإشارة التناظرية وخطوط إشارة التيار المستمر في نفس قناة السلك مثل خطوط إشارة التيار المتردد؛

(5) يجب أن تكون الكابلات المحمية المؤدية إلى داخل وخارج خزانة التحكم مؤرضة ويجب ألا تكون متصلة مباشرة بالمعدات من خلال أطراف الأسلاك؛

(6) لا يمكن لإشارات التيار المتردد وإشارات التيار المستمر والإشارات التناظرية مشاركة نفس الكابل، ويجب وضع كابلات الطاقة بشكل منفصل عن كابلات الإشارة.

(7) أثناء الصيانة في الموقع، يمكن استخدام الطرق التالية لحل التداخل: استخدام الكابلات المحمية للخطوط المتضررة وإعادة مدها؛ إضافة رموز تصفية مضادة للتدخل للبرنامج.

3.

القضاء على السعة بين الأسلاك لتجنب التشغيل الخاطئ

توجد سعة بين كل موصل للكابل، ويمكن للكابل المؤهل أن يحد من هذه السعة ضمن نطاق معين.

حتى لو كان الكابل مؤهلاً، عندما يتجاوز طول الكابل طولًا معينًا، فإن السعة بين الخطوط ستتجاوز القيمة المطلوبة. عندما يتم استخدام هذا الكابل لإدخال PLC، فإن السعة بين الخطوط قد تتسبب في خلل في PLC، مما يؤدي إلى العديد من الظواهر غير المفهومة.

تتجلى هذه الظواهر بشكل رئيسي على النحو التالي: توصيل الأسلاك صحيح، ولكن لا يوجد مدخل إلى PLC؛ المدخلات التي يجب أن يكون لدى PLC ليست موجودة، ولكن المدخلات التي لا ينبغي أن تكون موجودة، أي أن مدخلات PLC تتداخل مع بعضها البعض. لحل هذه المشكلة عليك القيام بما يلي:

(1) استخدام الكابلات ذات النوى الملتوية؛

(2) حاول تقصير طول الكابل المستخدم؛

(3) استخدم كابلات منفصلة للمدخلات التي تتداخل مع بعضها البعض؛

(4) استخدم الكابل المحمي.

4.

اختيار وحدة الإخراج

تنقسم وحدات الإخراج إلى الترانزستور والثايرستور ثنائي الاتجاه ونوع الاتصال:

(1) يتميز نوع الترانزستور بأسرع سرعة تحويل (عموما 0.2 مللي ثانية)، ولكن أصغر سعة تحميل، حوالي 0.2 ~ 0.3A، 24VDC. إنها مناسبة للمعدات ذات التبديل السريع واتصال الإشارة. وهو متصل عمومًا بإشارات مثل تحويل التردد وأجهزة التيار المستمر. يجب الانتباه إلى تأثير تيار تسرب الترانزستور على الحمل.

(2) مزايا نوع الثايرستور هي أنه لا يحتوي على اتصالات، وله خصائص حمل تيار متردد، وله سعة تحميل صغيرة.

(3) يتميز مخرج التتابع بخصائص تحميل التيار المتردد والتيار المستمر وقدرة تحميل كبيرة. في التحكم التقليدي، عادةً ما يتم استخدام مخرجات نوع اتصال التتابع أولاً. العيب هو أن سرعة التبديل بطيئة، بشكل عام حوالي 10 مللي ثانية، وهي غير مناسبة لتطبيقات التبديل عالية التردد.

5.

العاكس الجهد الزائد ومعالجة التيار الزائد

(1) عندما يتم تقليل السرعة المحددة لإبطاء المحرك، يدخل المحرك في حالة الكبح المتجدد، وتكون الطاقة التي يغذيها المحرك إلى العاكس عالية أيضًا. يتم تخزين هذه الطاقة في مكثف المرشح، مما يؤدي إلى زيادة الجهد على المكثف والوصول بسرعة إلى قيمة الإعداد لحماية الجهد الزائد للتيار المستمر، مما يتسبب في تعثر العاكس.

الحل هو إضافة مقاوم للكبح خارج العاكس واستخدام المقاوم لاستهلاك الطاقة الكهربائية المتجددة التي يتم تغذيتها مرة أخرى إلى جانب التيار المستمر بواسطة المحرك.

(2) يتم توصيل العاكس بمحركات صغيرة متعددة. عندما يحدث خطأ في التيار الزائد في أحد المحركات الصغيرة، سيصدر العاكس إنذارًا لخطأ التيار الزائد، مما يتسبب في تعثر العاكس، وبالتالي يتسبب في توقف المحركات الصغيرة العادية الأخرى عن العمل.

الحل: قم بتركيب محول عزل 1:1 على جانب إخراج العاكس. عندما يكون هناك خطأ في التيار الزائد لواحد أو أكثر من المحركات الصغيرة، فإن تيار الخلل سيؤثر بشكل مباشر على المحول بدلاً من العاكس، وبالتالي يمنع العاكس من التعثر. بعد التجربة يعمل بشكل جيد ولم يحدث الخلل السابق في توقف المحركات العادية.

6.

يتم تصنيف المدخلات والمخرجات لسهولة الصيانة

يتحكم PLC في نظام معقد. كل ما يمكنك رؤيته هو صفين من أطراف مرحل الإدخال والإخراج المتداخلة، وأضواء المؤشر المقابلة وأرقام PLC، تمامًا مثل الدائرة المتكاملة التي تحتوي على عشرات من المسامير. أي شخص لا ينظر إلى الرسم التخطيطي لإصلاح جهاز معيب سيكون عاجزًا وستكون سرعة اكتشاف الخلل بطيئة للغاية. في ضوء هذا الموقف، نرسم جدولًا بناءً على الرسم التخطيطي الكهربائي ونلصقه على وحدة التحكم أو خزانة التحكم الخاصة بالجهاز، مع الإشارة إلى الرمز الكهربائي والاسم الصيني المطابق لكل رقم طرفي إدخال وإخراج PLC، والذي يشبه الوصف الوظيفي لكل دبوس من الدائرة المتكاملة.

باستخدام جدول الإدخال والإخراج هذا، يمكن للكهربائيين الذين يفهمون عملية التشغيل أو على دراية بمخطط السلم الخاص بهذه المعدات أن يبدأوا الصيانة.

ومع ذلك، بالنسبة لأولئك الكهربائيين الذين ليسوا على دراية بعملية التشغيل ولا يمكنهم قراءة مخططات السلم، فإنهم بحاجة إلى رسم جدول آخر: جدول الوظائف المنطقية للإدخال والإخراج PLC. يشرح هذا الجدول في الواقع المراسلات المنطقية بين دائرة الإدخال (عنصر الزناد، العنصر المرتبط) ودائرة الخرج (المشغل) في معظم عمليات التشغيل.

لقد أثبتت الممارسة أنه إذا كنت تستطيع استخدام جدول مراسلات المدخلات والمخرجات وجدول الوظائف المنطقية للمدخل والمخرج بمهارة، فيمكنك بسهولة إصلاح الأعطال الكهربائية دون رسومات.

7.

استنتاج الأخطاء من خلال منطق البرنامج

هناك أنواع عديدة من الشركات المحدودة العامة شائعة الاستخدام في الصناعة اليوم. بالنسبة للـ PLCs ذات النهاية المنخفضة، تكون تعليمات مخطط السلم متشابهة. بالنسبة للأجهزة المتوسطة إلى المتطورة، مثل S7-300، تتم كتابة العديد من البرامج باستخدام جداول اللغة.

يجب أن تحتوي مخططات السلم العملية على تعليقات توضيحية بالرموز الصينية، وإلا سيكون من الصعب قراءتها. إذا كان بإمكانك الحصول على فهم عام لعملية المعدات أو عملية التشغيل قبل قراءة مخطط السلم، فسيبدو الأمر أسهل.

إذا كان سيتم إجراء تحليل الأعطال الكهربائية، يتم استخدام طريقة البحث العكسي أو طريقة التفكير العكسي بشكل عام، أي أنه وفقًا لجدول مراسلات المدخلات والمخرجات، يتم العثور على مرحل إخراج PLC المقابل من نقطة الخطأ، ثم فالعلاقة التي ترضي فعله تنعكس.

تظهر التجربة أنه إذا تم العثور على مشكلة واحدة، فيمكن إزالة الخلل بشكل أساسي، لأنه من النادر حدوث نقطتي خطأ أو أكثر في وقت واحد في الجهاز.

8.

الحكم على الخطأ الذاتي PLC

بشكل عام، PLC هو جهاز موثوق للغاية مع معدل فشل منخفض جدًا. احتمالية تلف الأجهزة مثل PLC ووحدة المعالجة المركزية أو أخطاء البرامج تكاد تكون معدومة. لن تتضرر نقطة إدخال PLC إلا إذا كانت ناجمة عن تدخل كهربائي قوي. سيكون للنقطة المفتوحة عادة لمرحل خرج PLC عمر اتصال طويل ما لم يكن الحمل المحيطي قصير الدائرة أو كان التصميم غير معقول، ويتجاوز تيار الحمل النطاق المقدر.

لذلك، عندما نبحث عن نقاط الأعطال الكهربائية، يجب أن نركز على المكونات الكهربائية الطرفية لـ PLC ولا نشك دائمًا في وجود مشكلة في أجهزة أو برامج PLC. يعد هذا أمرًا مهمًا للغاية لإصلاح المعدات المعيبة بسرعة واستئناف الإنتاج.

لذلك، فإن فحص الأعطال الكهربائية وإصلاحها في دائرة التحكم PLC التي ناقشها المؤلف لا يركز على PLC نفسه، ولكن على المكونات الكهربائية الطرفية في الدائرة التي يتحكم فيها PLC.

9.

الاستفادة الكاملة والمعقولة من موارد البرامج والأجهزة

(1) التعليمات التي لا تشارك في دورة التحكم أو التي تم إدخالها قبل الدورة لا تحتاج إلى توصيلها بـ PLC؛

(2) عندما تتحكم تعليمات متعددة في مهمة ما، يمكن توصيلها بالتوازي خارج PLC ثم توصيلها بنقطة إدخال؛

(3) الاستفادة الكاملة من المكونات الناعمة الوظيفية الداخلية لـ PLC واستدعاء الحالة المتوسطة بشكل كامل لجعل البرنامج كاملاً ومتماسكًا وسهل التطوير. وفي الوقت نفسه، فإنه يقلل أيضًا من الاستثمار في الأجهزة ويقلل التكاليف؛

(4) إذا سمحت الظروف، فمن الأفضل جعل كل مخرج مستقلاً، وهو أمر مناسب للتحكم والفحص ويحمي أيضًا دوائر الإخراج الأخرى؛ عندما تفشل نقطة الإخراج، فلن يؤدي ذلك إلا إلى فقدان السيطرة على دائرة الإخراج المقابلة؛

(5) إذا كان الإخراج عبارة عن حمل متحكم فيه للأمام/الخلف، فلا يجب أن يكون البرنامج الداخلي PLC متشابكًا فحسب، بل يجب أيضًا اتخاذ تدابير خارج PLC لمنع الحمل من التحرك في كلا الاتجاهين؛

(6) يجب قطع توقف الطوارئ PLC باستخدام مفتاح خارجي لضمان السلامة.

10.

اعتبارات أخرى

(1) لا تقم بتوصيل سلك طاقة التيار المتردد بطرف الإدخال لتجنب حرق PLC؛

(2) يجب أن يتم تأريض طرف التأريض بشكل مستقل وعدم توصيله على التوالي مع طرف التأريض الخاص بالمعدات الأخرى. يجب ألا تقل مساحة المقطع العرضي لسلك التأريض عن 2 مم²؛

(3) مصدر الطاقة الإضافي صغير ويمكنه فقط تشغيل الأجهزة منخفضة الطاقة (أجهزة الاستشعار الكهروضوئية، وما إلى ذلك)؛

(4) تحتوي بعض أجهزة PLC على عدد معين من النقاط المشغولة (أي أطراف العناوين الفارغة)، ولا تقم بتوصيل الأسلاك؛

(5) عندما لا تكون هناك حماية في دائرة خرج PLC، يجب توصيل جهاز حماية مثل المصهر على التوالي في الدائرة الخارجية لمنع الضرر الناتج عن قصر دائرة الحمل.