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公司新聞 / 公司新聞

西門子PLC系統中模擬量干擾引起的故障分析及解決

發布時間:2019-02-20  發布作者:

 摘要:針對現場液位計頻繁出現滿量程的故障現象,本文首先對控制系統及模擬量等接地可靠性檢查處理,其次考慮控制系統電源容量方面對干擾影響處理,較終回到西門子控制系統接線規范性及抗干擾處理,達到徹底消除干擾的目的。 

 
隨著現代工業自動化程度的不斷提高,自動化設備的運行穩定性顯得至關重要,而由干擾引起控制系統的故障層出不窮,嚴重影響設備正常運行。本文通過現場模擬量顯示滿量程故障分析,減輕干擾帶來的破壞,較終達到消除干擾目的。 
 
1 數字化系統故障簡述 
一套沖渣溢流回水系統,如圖 1 所示設備包含超聲波液位儀 4 臺,分別連續顯示并控制調節池、清水池、回用水池、污泥池的上下液位;電磁流量計 3 套,分別監測廢水輸送泵出口流量、清水池泵流量、污泥池螺桿泵處理流量;故障現象:4 個液位計顯示滿量程,現場檢查,一只回水池液位計故障,在更換新的液位計后,現場所有液位計顯示正常,但上位機仍然出現模擬量顯示故障,檢查通訊連接正常。液位出現信號全部顯示 2.7 米,經過幾個月的跟蹤記錄,每個月大概出現幾次,時間沒有規律,對流量計電源停電無效,而總電源停后恢復正常,由此判定 PLC 有干擾引起故障。 
上位機顯示的水位數據
2 數字化系統故障分析與解決 
2.1 接地情況的分析和處理
 
考慮交流地和信號接地不可共用,屏蔽地和保護接地應連接各自接地排,模擬信號屏蔽線接地,控制系統以及柜體的接地進行檢查,發現幾個液位計采用兩點接地,部分液位計電纜存在破損并且與屏蔽有接觸,對模擬量的現場接線屏蔽層拆除,統一采用柜體端接地[1]。
 
2.2 控制系統電源負載能力計算及處理 
考慮控制系統電源負載能力越小,干擾影響越大,系統采用 s7-300plc 如表 1 所示,通過表中各模塊設計參數計算電源容量是否滿足要求[2]: 
計算 5V 背板總線吸取的電流=100+200+15+110*4+50*2=855 mA<1.2A 較大背板輸出電流;
計算 24V 負載電流:CPU+365+CP+DI*4+DO*2+AI*2=900+200+400+7*32*4(896)+(160+37×32)*2(2688)+30=5114mA. 
 
電源應留有 0.5-1 倍余量,而且電源的效率在 70-85%,5114*1.5/0.8=9.588A<10A,電源容量基本滿足要求,考慮電源品質將 PS307 更換為 sitop PSU100s 10A,效果不是太明顯,又更換 sitop 20A 電源,幾個月內出現一次故障,故障頻次明顯減少,說明由于電源負荷能力小,在外部干擾大時,影響供電的穩定性。 
西門子 S7-300 控制系統模塊清單及部分參數表
干擾仍然存在,分析模擬量接線。液位計采用兩線制,由明緯電源單獨供電 DC24V 10A,根據模塊式示意圖接線正確,但根據《S7300 系統供電設計原則及 I/O 模塊接線注意事項》,如圖 2 所示[3]。為了避免輸入模擬量模塊超過共模電壓(Ucm)以及避免隨后出現的測量值上溢或下溢,M-輸入端互聯接模擬地,關閉沒有使用的通道并且同樣 M-接模塊地。經過處理,更換回 10A 電源,干擾故障消除。
 
3 結論 
本文從液位計等模擬量滿量程的故障現象,處理接地不可靠引起的干擾來源,而電源的容量適當放大可以減輕干擾帶來的破壞,根據西門子 PLC300 設計要求,進一步消除模擬量引入的干擾,提高設備運行的穩定性。 
 

 

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