廖名鋒 劉法平

（1.貴州省貴陽市節(jié)能監(jiān)測站，貴陽 550003；2.西氣東輸管道公司贛湘管理處，南昌330038）

可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的一種新型的、通用的自動控制裝置，它具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程等特點，越來越被廣泛應(yīng)用于各種各樣的工業(yè)場所。

葉濾機系統(tǒng)于2009年12月份正式投入企業(yè)運行，本系統(tǒng)以德國西門子S7-200 PLC、STEP7-Micro/WIN32編程軟件、北京杰控科技有限公司 Fame View軟件和工控機為技術(shù)平臺，通過PPI電纜連接工控機和PLC，通過工控機上工藝流程圖可視化起、停葉濾機系統(tǒng)，4#粗液泵電機根據(jù)檢測到的壓力轉(zhuǎn)變成模擬量電流信號（4～20mA）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，有效控制葉濾機的進料和壓力，該系統(tǒng)自運行以來較穩(wěn)定，自動化控制。本文將葉濾機的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、電氣故障分析及處理，淺談自己的一點體會。

1 葉濾機系統(tǒng)構(gòu)成

葉濾機自控系統(tǒng)原理框圖如圖1，在此系統(tǒng)中PLC為德國西門子 S7-200，其中，CPU模塊為CPU226，擴展模塊EM231 AI4×12位2塊，EM232 AQ2×12位1塊。

圖1 130葉濾機自控系統(tǒng)原理圖

1.1 PLC輸入、輸出狀態(tài)

PLC輸入、輸出狀態(tài)指示如表1所示。

1.2 上位機

本系統(tǒng)采用的上位機是由硬件部分（CPU：P4 2.0G，內(nèi)存條：DDR400 256M，主板：FSC-1713VNA，硬盤：40G等）、軟件部分（北京杰控FameView V5.5組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)）組成。

表1 PLC輸入、輸出狀態(tài)指示

1.3 PLC通信

S7-200CPU可支持多種通信協(xié)議，如點到點（POINT-TO-POINT）的協(xié)議（PPI）、多點協(xié)議（MPI）及 PROFIBUS協(xié)議。本系統(tǒng)采用 PC/PPI電纜連接利用PPI協(xié)議進行通信，由于PC計算機及筆記本電腦等設(shè)備的串口為RS-232信號，而PLC的通信口為RS-485信號，兩者之間要進行通信，必須要有裝置將這兩種信號相互轉(zhuǎn)換。PC/PPI電纜就是一種實現(xiàn)該功能的部件。通過PC/PPI電纜上的撥碼開關(guān)選擇波特率，具體選擇如表2。

表2

1.4 4#粗液泵

4#粗液泵采用 6SE9533-7EL40 200KW 西門子變頻器進行控制，變頻器中RL2B、RL2C為運行信號，AIN+、AIN-為速度給定信號，A1OUT+、A1OUT-為速度反饋信號，A2OUT-、A2OUT+電流信號，起動/停止信號至PLC，上電信號、故障信號從電控配電屏至PLC，所有連接均采用屏蔽電纜，屏蔽接地在PLC 柜統(tǒng)一接地，其他地方懸空。

2 系統(tǒng)的工作原理

該系統(tǒng)首先打開粗液泵進口閥門和加灰閥門，起動加灰泵的同時起動粗液泵，同時起動葉濾機系統(tǒng)汽動閥自動控制程序，一個循環(huán)周期是 60min，首先打開進料汽動閥和循環(huán)閥，其他汽動閥關(guān)閉，循環(huán)閥打開6 min后關(guān)閉，當(dāng)進料閥打開59 min后關(guān)閉，在其關(guān)閉的同時，卸壓閥和排泥閥同時打開卸壓、排泥5 min，在卸壓和排泥閥關(guān)閉的同時，水平閥打開55s形成汽墊和平衡液位，在水平閥關(guān)閉的同時，進料和循環(huán)閥起動，開始新的循環(huán)，各個時間均可以在上位機上進行設(shè)定。

4#粗液泵系統(tǒng)流程圖如圖2所示。4#粗液泵變頻器根據(jù)上位機上設(shè)定的壓力輸出一個自動頻率，粗液泵按自動轉(zhuǎn)速運行，變頻器將檢測的轉(zhuǎn)速和電流反饋到 PLC的模擬量輸入模塊，當(dāng)壓力＜壓力下限時，變頻器輸出電源頻率增大、壓力升高；當(dāng)壓力＞壓力上限時，變頻器輸出電源頻率減少、壓力降低，壓力始終保持在一定范圍。

3 現(xiàn)場故障原因分析及處理

檢查電氣故障時，首先要熟悉葉濾機各機構(gòu)的用途以及對現(xiàn)場各種電氣設(shè)備、元件的位置進行了解，熟悉工控機及PLC的工作原理以及PLC梯形圖和上位機組態(tài)軟件，綜合利用設(shè)備說明書及相關(guān)圖紙，運用PLC的輸入輸出狀態(tài)指示以及上位機設(shè)備運行指示，判斷故障出在哪一部分，從而快速處理故障。

圖2 4#粗液泵系統(tǒng)流程圖

3.1 上位機無法正確顯示4#粗液泵電機的轉(zhuǎn)速和電流

在當(dāng)時安裝完葉濾機控制設(shè)備后，現(xiàn)場進行系統(tǒng)調(diào)試時出現(xiàn)了上述故障，首先我們檢查變頻器設(shè)置參數(shù)是正確的，檢查PPI電纜的波特率（變頻器PO92與PPI電纜均為9600波特）也是對的，再檢查PLC與變頻器的通信電纜連接，連接也是對的，檢查接地時發(fā)現(xiàn)變頻器與PLC均分別接地，為此我們將變頻器端的接地點拆除，再對照 SIEMENS SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊，我們再將模擬量輸入模塊的負端（A-、B-、C-、D-）與公共接地端相連，經(jīng)共用一個公共接地點后，試車正常。這是因為把具有不同電位參考點的設(shè)備互連會在互連電纜中產(chǎn)生不應(yīng)有的電流，這些不應(yīng)有的電流會引起通信錯誤或損壞設(shè)備，要確實保證通信電纜連接的所有設(shè)備，或是共用一個公共電路參考點，或是相互隔離。

3.2 運行一個周期后未重新開始新的循環(huán)

通過對PLC梯形圖進行分析，一個循環(huán)開始首先是起動 4#粗液泵變頻器，變頻器起動延時進料閥、循環(huán)閥通電打開，變頻器停止、進料閥關(guān)閉后，排泥閥、卸壓閥通電打開，排泥閥關(guān)閉，延時打開水平閥，完畢重新進入循環(huán)。根據(jù)對PLC梯形圖分析：循環(huán)起動開始的前提條件是停車狀態(tài)和液位調(diào)整時間（如圖3所示），而液位調(diào)整時間又與液位調(diào)整時間設(shè)定、延時開水平閥、排泥閥關(guān)等有關(guān)（如圖4所示），為此我們檢查了PLC接口電路及汽動閥回訊器，發(fā)現(xiàn)是汽動閥回訊器支架斷裂，開、關(guān)到位信號無法正確傳送到PLC及上位機，更換回訊器后，開車正常。考慮到汽動閥動作頻繁，回訊器支架、傳動軸是塑料的，發(fā)生斷裂的可能性較大，為此我們對回訊器進行了改造，將限位開關(guān)改為接近開關(guān)，支架改為鋼支架，運行近兩年情況較好，基本杜絕此類問題發(fā)生。

圖3

圖4

3.3 葉濾機工控機開機黑屏，不能工作

原因分析：（1）工控機沒有電源輸入（2）工控機開關(guān)電源壞（3）主板壞及故障（4）內(nèi)存條壞（5）集成顯卡壞（6）工控機開關(guān)壞（7）CPU壞等。我們首先檢查工控機電源輸入，是有的，然后打開工控機機箱開機后，檢查 FSC-1713VNA主板上的±12V和±5V指示燈是亮的，說明工控機ATX電源是好的，根據(jù) FSC-1713VNA主板說明書，將主板上JP2跳線清CMOS內(nèi)容，開機后，工控機進入桌面，但無法起動北京杰控組態(tài)軟件，對C盤進行清理后，起動組態(tài)軟件正常。

4 結(jié)論

針對葉濾機自控系統(tǒng)電氣故障，我們得出的體會是：出現(xiàn)故障時，一定要查明情況，仔細確認后，根據(jù)故障性質(zhì)檢查相關(guān)的PLC輸出狀態(tài)指示和上位機的歷史記錄，再根據(jù)輸出狀態(tài)指示來檢查PLC輸入狀態(tài)指示，電控回路及PLC。如果PLC的接口電路和現(xiàn)場檢測元器件沒有故障，在上位機上檢查PLC的程序以及狀態(tài)監(jiān)控，就能快速地查出故障。一般情況下，絕大部分是PLC外圍輸入、輸出回路故障。

[1] SIEMENS SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊.2002.3.

[2] 區(qū)光和，梁姚順.PLC在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.重慶:電工技術(shù),2005(9).

[3] 北京杰控科技有限公司Fame View組態(tài)軟件使用手冊.