包裝機PLC控制系統故障分析及維護

為了延長包裝機PLC控制系統的壽命，在系統設計和生產使用中要對該系統的設備消耗、元器件設備故障發生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統哪些部件最容易出故障，以便采取措施。以下對包裝機PLC過程控制系統故障分布規律的分析，是建立在大量工程實踐和統計學的基礎上，希望能對PLC過程控制系統的系統設計和日常維護有所幫助。

(—) 系統故障的概念

系統故障一般指整個生產控制系統失效的總和，它又可分為PLC故障和現場生產控制設備故障兩部分。PLC系統包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關的網絡和外部設備。現場生產控制設備包括I/O端口和現場控制檢測設備，如繼電器、接222觸器、閥門、電動機等。

(二)包裝機系統故障分析及處理

包裝機PLC過程控制系統故障分布的估計圖如圖

1.包裝機PLC主機系統

PLC主機系統最容易發生故障的地方一般在電源系統和通訊網絡系統， 電源在連續工作、散熱時，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。通訊及網絡受外部干擾的可能性大，外部環境是造成通訊外部設備故障的最大因素之≈。 系統總線的損壞主要由于現在PLC多為插件結構，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、 接插件接口等處的總線損壞， 在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損耗的原因。所以在系統設計和處理系統故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前PLC的主存儲器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關。 而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經大大下降。對于包裝機PLC主機系統的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使包裝機PLC的外部環境符合其安裝運行要求; 同時在系統維修時， 嚴格按照操作規程進行操作，謹防人為的對主機系統造成損害。

 2.包裝機PLC的I/O端口

PLC最大的薄弱環節在I/O端口。PLC的技術優勢在于其I/O端口， 在主機系統的技術水平相差無幾的情況下，I/O模塊是體現PLC性能的關鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環節。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對它的影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。

 3.包裝機現場控制設備

在整個包裝機過程控制系統中最容易發生故障地點在現場，現場中最容易出故障的有以下幾個方面。

(1) 第一類故障點 (也是故障最多的地點) 在繼電器、接觸器。如在PLC控制系統的日常維護中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關。主要原因除產品本身外，就是現場環境比較惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，導致發熱變形直至不能使用。若在該生產線上所有現場的控制箱都是選用密閉性較好的盤柜，其內部元器件較其他采用敞開式盤柜內元器件的使用壽命明顯要長。所以減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環境，減少更換的頻率，以減少其對系統運行的影響。

(2) 第二類故障多發點在閥門或閘板這≈類的設備上，因為這類設備的關鍵執行部位的相對位移≈般較大，或者要經過電氣轉換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉換，或者利用電動執行機構推拉閥門或閘板的位置轉換， 若機械、 電氣、液壓等各環節稍有不到位就會產生誤差或故障。長期使用缺乏維護， 機械、電氣失靈是故障產生的主要原因，因此在系統運行時要加強對此類設備的巡檢，發現問題及時處理。

 (3) 第三類故障點可能發生在開關、極限位置、安全保護和現場操作上的≈些元件或設備上，其原因可能是因為長期磨損，也可能是長期不用而銹蝕老化。

(4) 第四類故障點可能發生在PLC系統中的子設備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處。這類故障產生的原因除了設備本身的制作工藝原因外，還和安裝工藝有關，如有人認為電線和螺釘連接是壓得越緊越好，但在二次維修時很容易導致拆卸困難，而大力拆卸時容易造成連接件及其附近部件的損壞。長期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據經驗，這類故障≈般是很難發現和維修的。所以在設備的安裝和維修中≈定要按照要求的安裝工藝進行，不留設備隱患。

 (5)第五類故障點是傳感器和儀表，這類故障在控制系統中一般反映在信號的不正常。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內部進行軟件濾波。這類故障的發現及處理也和日常點巡檢有關，發現問題應及時處理。

(6)第六類故障主要是電源、地線和信號線的噪聲(干擾)，問題的解決或改善，主要在于工程設計時的經驗和日常維護中的觀察分析。要減小故障率，很重要的一點是要重視工廠工藝和安全操作規程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規程，嚴格執行相關的規定，如保持集中控制室的環境等，同時在生產中也要加強這些方面的管理。

 包裝機過程控制系統本身是一個完整的系統，所以在分析故障或處理故障時也要注意系統性，單獨對某一部分的優化有時并不能提高系統的整體性能。如過分追求元器件的精度而不考慮實際的需要以及和相關設備精度的匹配，將徒然增加系統成本。在日常維護中也有過把系統越改越復雜的現象，如采用復雜的控制方式和設備來實現本可以用簡單裝置實現的控制，違背了經濟、簡單、實用的原則，并可能會增加故障率，這也是要注意的地方。