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淺析高溫液體流量計(jì)及其他自動(dòng)化控制設(shè)備的維護(hù)技術(shù)
點(diǎn)擊次數(shù)：2615 發(fā)布時(shí)間：2021-01-02 05:53:03
摘要 ：隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)顯得尤為重要，同時(shí)對(duì)自動(dòng)化維護(hù)技術(shù)人員也提出了更高的要求。本文立足于此，就如何更好地維護(hù)自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行闡述，并提出相應(yīng)檢測(cè)與維護(hù)方法。
隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化正朝著自動(dòng)化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的高低不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備的依賴(lài)程度也越來(lái)越高，所以掌握自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)成為電氣技術(shù)人員必備技能。筆者根據(jù)多年從事自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，主要從自動(dòng)化控制設(shè)備故障判斷、故障維修等方面展開(kāi)闡述并總結(jié)自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)。
1 自動(dòng)化控制設(shè)備
近年來(lái)，科技技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)領(lǐng)域上廣泛使用自動(dòng)化技術(shù)，很多自動(dòng)化控制設(shè)備由于多種因素會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，因此需要對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。選礦廠自動(dòng)化控制設(shè)備主要包括UPS不間斷電源、PLC及模塊、高溫液體流量計(jì)、變頻器、傳感器等儀器，每一種設(shè)備在自動(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時(shí)了解和掌握這些設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能特征，對(duì)維護(hù)技術(shù)的提高起到了關(guān)鍵作用。
2 自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)
（1）UPS不間斷電源。隨著大容量非線性設(shè)備及變頻器在礦山的廣泛應(yīng)用，諧波電流對(duì)電網(wǎng)和供配電設(shè)施的污染日趨嚴(yán)重。為確保供電穩(wěn)定性，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中配置UPS不間斷電源成為不可缺少的一部分。UPS不間斷電源主要分為在線式和后備式，一般在自動(dòng)化系統(tǒng)中配置在線式，其輸出純凈線性電源，對(duì)保護(hù)精密PLC等儀器設(shè)備工作的穩(wěn)定性起了重要作用。在雷雨季節(jié)，雖UPS電源內(nèi)部電路板有一定的防雷措施，但還需在UPS電源前端采用防雷器防止或減弱雷電損壞內(nèi)部自身電路板。一旦UPS不間斷電源發(fā)生故障，可利用UPS旁路功能切換到電網(wǎng)直接供電。檢修故障的思路 ：可先用萬(wàn)用表檢測(cè)輸入側(cè)電源保險(xiǎn)絲是否熔斷，再檢測(cè)電源逆變電路主板整流前的保險(xiǎn)絲是否有故障。如檢測(cè)保險(xiǎn)絲完好，可深入檢測(cè)電源控制主板上的整流二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、功率三極管等重要電源逆變器件。如使用年限較久可檢測(cè)濾波電解電容容量是否下降或失效。所以遇到UPS電源故障不急于送到專(zhuān)業(yè)廠家維修，可先從簡(jiǎn)單故障排查入手，既節(jié)省了維修費(fèi)用又為正常生產(chǎn)羸得了時(shí)間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要設(shè)備，且PLC及模塊屬于高集成高精密電子設(shè)備，保持室內(nèi)整潔舒適，可以提高自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。PLC及模塊硬件運(yùn)行可靠，內(nèi)部控制程序是其控制核心軟件，如PLC硬件出現(xiàn)故障或損壞一般直接更換，但原內(nèi)部控制軟件無(wú)法上傳，整個(gè)控制系統(tǒng)成失控狀態(tài)。所以其內(nèi)部控制程序在調(diào)試驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)備份并做好標(biāo)記，為以后修復(fù)PLC故障提供保障。PLC系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)人員需掌握一定基礎(chǔ)PLC控制邏輯原理，對(duì)準(zhǔn)確判斷PLC故障點(diǎn)有很大的幫助。例如選礦廠水泵房S7-200系列PLC自動(dòng)抽水系統(tǒng)出現(xiàn)如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動(dòng)水泵抽水，但在短時(shí)間內(nèi)會(huì)自動(dòng)停泵，導(dǎo)致無(wú)法正常抽水。通過(guò)故障現(xiàn)象可初步判斷PLC及模塊硬件設(shè)備正常，主要由于某個(gè)變量有問(wèn)題導(dǎo)致連鎖停機(jī)。打開(kāi)備份PLC控制梯形圖程序進(jìn)行相關(guān)分析，原來(lái)是高溫液體流量計(jì)瞬時(shí)流量數(shù)值做了連鎖，其在一定時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)流量不大于10m 3 /h時(shí)，自動(dòng)停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無(wú)變化，確定高溫液體流量計(jì)有故障。可臨時(shí)應(yīng)急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數(shù)值即可恢復(fù)正常運(yùn)行。制作簡(jiǎn)單恒流源電路代替高溫液體流量計(jì)輸出的模擬電流量，實(shí)現(xiàn)解決水泵無(wú)法正常運(yùn)行的故障。
如圖1圖2所示。PLC控制系統(tǒng)存在地環(huán)電流干擾、公共在線阻抗耦合干擾、磁場(chǎng)耦合干擾等，充分利用接地技術(shù)，結(jié)合正確的屏蔽，實(shí)現(xiàn)抑制和消除PLC控制系統(tǒng)中的大部分干擾問(wèn)題，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為防止環(huán)流等干擾，信號(hào)電纜的屏蔽線僅能在一端接地，否則可能會(huì)導(dǎo)致PLC通訊故障斷續(xù)發(fā)生，檢測(cè)硬件又無(wú)明顯故障。例如磨浮選礦廠出現(xiàn)AB 1756-DNB DeviceNET總線模塊報(bào)通訊故障BUS OFF，導(dǎo)致總線連接所有設(shè)備停止運(yùn)行。
檢查方法 ：可熱拔插模塊，檢查故障是否消除，如無(wú)法消除則檢查接地系統(tǒng)的*未終端匹配電阻是否脫落或損壞，并檢測(cè)任意兩個(gè)CAN-H（藍(lán)色線）與CAN-L（白色線）接線端子間電阻在60Ω左右，同時(shí)檢查接地線是否接觸不良或松動(dòng)。*后經(jīng)檢查終端接地線脫落導(dǎo)致系統(tǒng)故障，實(shí)踐證明，良好的接地系統(tǒng)是保證PLC正常運(yùn)行的基本條件。
（3）高溫液體流量計(jì)。高溫液體流量計(jì)是測(cè)量各類(lèi)具有規(guī)定*小電導(dǎo)率的液體、泥漿量的計(jì)量設(shè)備，通過(guò)PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計(jì)的流量信號(hào)轉(zhuǎn)為桌面實(shí)時(shí)顯示流量數(shù)值，直觀反映設(shè)備工作狀態(tài)，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。選礦車(chē)間AB電磁流量出現(xiàn)流量偏小、偏大或無(wú)流量時(shí)，檢測(cè)思路 ：檢測(cè)系統(tǒng)接地線是否良好；測(cè)量A、B兩信號(hào)端子電流值是否在4ma~20ma之間；檢查勵(lì)磁線圈，使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量勵(lì)磁線圈電阻，阻值應(yīng)為“100歐”左右。在流量計(jì)充滿(mǎn)介質(zhì)的情況下，使用模擬萬(wàn)用表（指針式）測(cè)量2個(gè)電極之間的電阻電阻值應(yīng)為“40千歐”以?xún)?nèi) ；其中一個(gè)電極對(duì)地應(yīng)在“20千歐”以?xún)?nèi)。放空后，2個(gè)電極之間阻值應(yīng)為無(wú)窮大，通過(guò)以上檢查基本可排除故障點(diǎn)。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動(dòng)的重要設(shè)備，高中低壓變頻器在工廠大規(guī)模應(yīng)用，其開(kāi)放、便捷的總線通訊方式和良好的啟動(dòng)適應(yīng)性能與自動(dòng)化控制完美結(jié)合，為現(xiàn)代企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。掌握基本的變頻器維護(hù)技術(shù)，也是保證生產(chǎn)正常運(yùn)行的前提條件。變頻器控制室內(nèi)可配備工業(yè)空調(diào)，保證室內(nèi)溫度恒定，日常巡查變頻器運(yùn)行溫度，噪音等，停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行除塵等。出現(xiàn)異常故障時(shí)檢修思路 ：可按手冊(cè)查閱故障代碼，排查故障點(diǎn)?？捎萌f(wàn)用表高電阻檔檢測(cè)大功率整流二極管、逆變IGBT模塊正反向電阻值，如正反向阻值為“0”則已擊穿損壞需更換。
（5）液位、溫度壓力傳感器。液位、溫度、壓力等數(shù)值準(zhǔn)確測(cè)量是自動(dòng)化精確控制重要環(huán)節(jié)，采用屏蔽銅芯電纜布線，避開(kāi)變頻動(dòng)力線及電力電纜線，單獨(dú)穿金屬管敷設(shè)等。日常例行檢修時(shí)，檢查接線是否牢固，固定支架是否偏離，周?chē)欠裼袕?qiáng)磁場(chǎng)干擾等。
3 結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力提高，掌握自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)是新時(shí)代發(fā)展需要，也是電氣維護(hù)技術(shù)人員需具備的一項(xiàng)技能。
隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化正朝著自動(dòng)化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的高低不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備的依賴(lài)程度也越來(lái)越高，所以掌握自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)成為電氣技術(shù)人員必備技能。筆者根據(jù)多年從事自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，主要從自動(dòng)化控制設(shè)備故障判斷、故障維修等方面展開(kāi)闡述并總結(jié)自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)。
1 自動(dòng)化控制設(shè)備
近年來(lái)，科技技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)領(lǐng)域上廣泛使用自動(dòng)化技術(shù)，很多自動(dòng)化控制設(shè)備由于多種因素會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，因此需要對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。選礦廠自動(dòng)化控制設(shè)備主要包括UPS不間斷電源、PLC及模塊、高溫液體流量計(jì)、變頻器、傳感器等儀器，每一種設(shè)備在自動(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時(shí)了解和掌握這些設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能特征，對(duì)維護(hù)技術(shù)的提高起到了關(guān)鍵作用。
2 自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)
（1）UPS不間斷電源。隨著大容量非線性設(shè)備及變頻器在礦山的廣泛應(yīng)用，諧波電流對(duì)電網(wǎng)和供配電設(shè)施的污染日趨嚴(yán)重。為確保供電穩(wěn)定性，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中配置UPS不間斷電源成為不可缺少的一部分。UPS不間斷電源主要分為在線式和后備式，一般在自動(dòng)化系統(tǒng)中配置在線式，其輸出純凈線性電源，對(duì)保護(hù)精密PLC等儀器設(shè)備工作的穩(wěn)定性起了重要作用。在雷雨季節(jié)，雖UPS電源內(nèi)部電路板有一定的防雷措施，但還需在UPS電源前端采用防雷器防止或減弱雷電損壞內(nèi)部自身電路板。一旦UPS不間斷電源發(fā)生故障，可利用UPS旁路功能切換到電網(wǎng)直接供電。檢修故障的思路 ：可先用萬(wàn)用表檢測(cè)輸入側(cè)電源保險(xiǎn)絲是否熔斷，再檢測(cè)電源逆變電路主板整流前的保險(xiǎn)絲是否有故障。如檢測(cè)保險(xiǎn)絲完好，可深入檢測(cè)電源控制主板上的整流二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、功率三極管等重要電源逆變器件。如使用年限較久可檢測(cè)濾波電解電容容量是否下降或失效。所以遇到UPS電源故障不急于送到專(zhuān)業(yè)廠家維修，可先從簡(jiǎn)單故障排查入手，既節(jié)省了維修費(fèi)用又為正常生產(chǎn)羸得了時(shí)間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要設(shè)備，且PLC及模塊屬于高集成高精密電子設(shè)備，保持室內(nèi)整潔舒適，可以提高自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。PLC及模塊硬件運(yùn)行可靠，內(nèi)部控制程序是其控制核心軟件，如PLC硬件出現(xiàn)故障或損壞一般直接更換，但原內(nèi)部控制軟件無(wú)法上傳，整個(gè)控制系統(tǒng)成失控狀態(tài)。所以其內(nèi)部控制程序在調(diào)試驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)備份并做好標(biāo)記，為以后修復(fù)PLC故障提供保障。PLC系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)人員需掌握一定基礎(chǔ)PLC控制邏輯原理，對(duì)準(zhǔn)確判斷PLC故障點(diǎn)有很大的幫助。例如選礦廠水泵房S7-200系列PLC自動(dòng)抽水系統(tǒng)出現(xiàn)如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動(dòng)水泵抽水，但在短時(shí)間內(nèi)會(huì)自動(dòng)停泵，導(dǎo)致無(wú)法正常抽水。通過(guò)故障現(xiàn)象可初步判斷PLC及模塊硬件設(shè)備正常，主要由于某個(gè)變量有問(wèn)題導(dǎo)致連鎖停機(jī)。打開(kāi)備份PLC控制梯形圖程序進(jìn)行相關(guān)分析，原來(lái)是高溫液體流量計(jì)瞬時(shí)流量數(shù)值做了連鎖，其在一定時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)流量不大于10m 3 /h時(shí)，自動(dòng)停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無(wú)變化，確定高溫液體流量計(jì)有故障。可臨時(shí)應(yīng)急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數(shù)值即可恢復(fù)正常運(yùn)行。制作簡(jiǎn)單恒流源電路代替高溫液體流量計(jì)輸出的模擬電流量，實(shí)現(xiàn)解決水泵無(wú)法正常運(yùn)行的故障。
如圖1圖2所示。PLC控制系統(tǒng)存在地環(huán)電流干擾、公共在線阻抗耦合干擾、磁場(chǎng)耦合干擾等，充分利用接地技術(shù)，結(jié)合正確的屏蔽，實(shí)現(xiàn)抑制和消除PLC控制系統(tǒng)中的大部分干擾問(wèn)題，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為防止環(huán)流等干擾，信號(hào)電纜的屏蔽線僅能在一端接地，否則可能會(huì)導(dǎo)致PLC通訊故障斷續(xù)發(fā)生，檢測(cè)硬件又無(wú)明顯故障。例如磨浮選礦廠出現(xiàn)AB 1756-DNB DeviceNET總線模塊報(bào)通訊故障BUS OFF，導(dǎo)致總線連接所有設(shè)備停止運(yùn)行。
檢查方法 ：可熱拔插模塊，檢查故障是否消除，如無(wú)法消除則檢查接地系統(tǒng)的*未終端匹配電阻是否脫落或損壞，并檢測(cè)任意兩個(gè)CAN-H（藍(lán)色線）與CAN-L（白色線）接線端子間電阻在60Ω左右，同時(shí)檢查接地線是否接觸不良或松動(dòng)。*后經(jīng)檢查終端接地線脫落導(dǎo)致系統(tǒng)故障，實(shí)踐證明，良好的接地系統(tǒng)是保證PLC正常運(yùn)行的基本條件。
（3）高溫液體流量計(jì)。高溫液體流量計(jì)是測(cè)量各類(lèi)具有規(guī)定*小電導(dǎo)率的液體、泥漿量的計(jì)量設(shè)備，通過(guò)PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計(jì)的流量信號(hào)轉(zhuǎn)為桌面實(shí)時(shí)顯示流量數(shù)值，直觀反映設(shè)備工作狀態(tài)，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。選礦車(chē)間AB電磁流量出現(xiàn)流量偏小、偏大或無(wú)流量時(shí)，檢測(cè)思路 ：檢測(cè)系統(tǒng)接地線是否良好；測(cè)量A、B兩信號(hào)端子電流值是否在4ma~20ma之間；檢查勵(lì)磁線圈，使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量勵(lì)磁線圈電阻，阻值應(yīng)為“100歐”左右。在流量計(jì)充滿(mǎn)介質(zhì)的情況下，使用模擬萬(wàn)用表（指針式）測(cè)量2個(gè)電極之間的電阻電阻值應(yīng)為“40千歐”以?xún)?nèi) ；其中一個(gè)電極對(duì)地應(yīng)在“20千歐”以?xún)?nèi)。放空后，2個(gè)電極之間阻值應(yīng)為無(wú)窮大，通過(guò)以上檢查基本可排除故障點(diǎn)。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動(dòng)的重要設(shè)備，高中低壓變頻器在工廠大規(guī)模應(yīng)用，其開(kāi)放、便捷的總線通訊方式和良好的啟動(dòng)適應(yīng)性能與自動(dòng)化控制完美結(jié)合，為現(xiàn)代企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。掌握基本的變頻器維護(hù)技術(shù)，也是保證生產(chǎn)正常運(yùn)行的前提條件。變頻器控制室內(nèi)可配備工業(yè)空調(diào)，保證室內(nèi)溫度恒定，日常巡查變頻器運(yùn)行溫度，噪音等，停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行除塵等。出現(xiàn)異常故障時(shí)檢修思路 ：可按手冊(cè)查閱故障代碼，排查故障點(diǎn)?？捎萌f(wàn)用表高電阻檔檢測(cè)大功率整流二極管、逆變IGBT模塊正反向電阻值，如正反向阻值為“0”則已擊穿損壞需更換。
（5）液位、溫度壓力傳感器。液位、溫度、壓力等數(shù)值準(zhǔn)確測(cè)量是自動(dòng)化精確控制重要環(huán)節(jié)，采用屏蔽銅芯電纜布線，避開(kāi)變頻動(dòng)力線及電力電纜線，單獨(dú)穿金屬管敷設(shè)等。日常例行檢修時(shí)，檢查接線是否牢固，固定支架是否偏離，周?chē)欠裼袕?qiáng)磁場(chǎng)干擾等。
3 結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力提高，掌握自動(dòng)化控制設(shè)備維護(hù)技術(shù)是新時(shí)代發(fā)展需要，也是電氣維護(hù)技術(shù)人員需具備的一項(xiàng)技能。