技術(shù)中心資深電氣工程師考試案例分析題

技術(shù)中心資深電氣工程師考試案例分析題1，某碼頭有一臺(tái)50噸龍門起重機(jī)其中控制系統(tǒng)由可編程控制器、接觸器及主令電器等組成，由于某種原因使得該起重機(jī)出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象為，當(dāng)小車移動(dòng)時(shí)主吊鉤無法升降。假設(shè)所有純機(jī)械部件及結(jié)構(gòu)等沒有問題。請(qǐng)逐步分析判斷該起重機(jī)故障點(diǎn)，要求在分析中明確指出電氣控制系統(tǒng)的主要組成。同時(shí)要求故障分析具有一定的邏輯性和條理性。標(biāo)準(zhǔn)答案：主要組成電源及電源開關(guān)、導(dǎo)線及接線端子、繼電器、接觸器、變頻器、限位開關(guān)、指示元件、安全保護(hù)裝置、PLC控制器包括（I\O回路、電源模塊、輸入輸出模塊、控制程序）、元器件固定板。故障點(diǎn)判斷主鉤電源故障（保險(xiǎn)斷、電源線接觸不良、PLC受變頻器干擾、接地故障：現(xiàn)象系統(tǒng)能夠正常工作，但PLC主機(jī)屏幕數(shù)字連續(xù)跳動(dòng)，并伴有噪聲出現(xiàn)其他電磁信號(hào)干擾故障四內(nèi)部電源問題使數(shù)據(jù)丟失輸入輸出模塊故障一． 電源故障現(xiàn)象：在使用PLC控制的電動(dòng)機(jī)械中頻繁出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、電源受到干擾、系統(tǒng)不能正常工作。故障原因分析：超高溫、PLC供電線路與其它大功率設(shè)備或強(qiáng)電磁干擾設(shè)備（高頻爐、弧焊機(jī)）共用。該故障出現(xiàn)主要為電源問題，而電源問題排除外部供電電壓的問題，主要為接觸不良、絕緣問題或線損壓降過大等。電源部分是PLC中故障率較高的部分，外部供電過欠一般表現(xiàn)在面板“power”燈熄滅或閃爍，調(diào)出CX-PROGRAMME顯示“電源錯(cuò)誤”。故障排除：1檢查PLC及其輸入輸出模塊操作手柄以及信號(hào)開關(guān)供電電源電壓，檢查接線端子，灰塵過多，清掃吹灰，接線端子松動(dòng)，緊固螺栓，供電線路老化，絕緣損壞，導(dǎo)致相間串電，更換電源線。2將PLC的供電電路應(yīng)用大功率設(shè)備和強(qiáng)干擾設(shè)備，分開敷設(shè)一般兩線間距離為20cm，當(dāng)兩線平行敷設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)在100-200cm時(shí)，兩線間應(yīng)保持間距40cm以上。3在必要時(shí)，采用PLC輸入端加裝隔離變壓器，可按1：1在一次和二次側(cè)之間采用雙屏蔽技術(shù)，一次屏蔽層用沫包線或銅線等導(dǎo)磁材料繞一層，電器上不能短路，并接至保護(hù)線。二次側(cè)采用雙線、雙絞線能減少線間干擾，這樣可抑制來自電網(wǎng)的干擾。二． PLC受變頻器干擾、接地故障：現(xiàn)象系統(tǒng)能夠正常工作，但PLC主機(jī)屏幕數(shù)字連續(xù)跳到，并伴有噪聲出現(xiàn)。故障原因分析：PLC與變頻器共同使用時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)變頻器的強(qiáng)電磁對(duì)PLC產(chǎn)生干擾，主要原因是主電源斷路器及開關(guān)器件等頻繁動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲干擾，如果干擾現(xiàn)象比較明顯，那應(yīng)該是沒有良好的接地和采用屏蔽電纜等抗干擾措施。排除故障：據(jù)以下幾點(diǎn)分別檢查回路或重新連接變頻器與PLC接線。1.對(duì)PLC本身按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，特別注意應(yīng)避免與變頻器公用接地線，且接地時(shí)盡量使二者分開。2.當(dāng)把變頻器與PLC安裝同一操作柜中，應(yīng)盡可能使與變頻器有關(guān)的線路和與PLC有關(guān)的線路分開。3.通過使屏蔽線和雙絞線達(dá)到提高抗噪聲干擾的水平。三． 其他電磁信號(hào)干擾故障故障現(xiàn)象；雖然按照要求檢查各種接地線良好，但仍然存在不明電磁信號(hào)干擾，PLC顯示不準(zhǔn)確，信號(hào)燈反復(fù)閃爍。故障原因分析：雖然PLC接地系統(tǒng)良好，但如果和系統(tǒng)沒有分設(shè)或與零線混接同樣會(huì)出現(xiàn)干擾等現(xiàn)象，因此正確接地是提高電子設(shè)備安全運(yùn)行，提高電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確接地既能抑制電磁干擾的影響，有能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾，而錯(cuò)誤的接地或接地不良反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)接地、屏蔽地線、三相五線制中的地線N和保護(hù)先PE。由于維修人員技術(shù)水平的原因，未能認(rèn)識(shí)到他們之間的差異，通常在維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)候把他們作為一種接地來處理，這樣就造成了接地系統(tǒng)的混亂，接地混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)點(diǎn)位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在點(diǎn)位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作，造成數(shù)據(jù)混亂、程序丟失或死機(jī)。故障排除：檢查各系統(tǒng)接地應(yīng)良好，接線端子無松動(dòng)，處理混亂的接地線或?qū)⒏鞣N接地線按系統(tǒng)分開處理。1.PLC的接地最好采用專用的接地極，決不允許與大功率晶閘管裝置和大型電動(dòng)機(jī)之類的設(shè)備公用接地系統(tǒng)。2.PLC的接地極與PLC越近越好。3.PLC的輸入輸出信號(hào)線采用屏蔽電纜時(shí)，屏蔽層應(yīng)有一點(diǎn)接地并且要靠近PLC端而另一端不接地，如信號(hào)隨噪聲波動(dòng)可以連接一個(gè)0.1-0.47μF/25V的電容器接地。4.接地線截面積應(yīng)大于2m㎡且一般不超過20cm，PLC接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)小于4Ω。四． 四內(nèi)部電源問題使數(shù)據(jù)丟失故障現(xiàn)象：F#PLC控制的起重機(jī)正在使用，操作人員發(fā)現(xiàn)，PLC提示電池的電量弱，為了應(yīng)急，維修人員把2#同樣的機(jī)型未使用的起重機(jī)械的PLC的電池取下，更換到9#上使用，結(jié)果兩臺(tái)起重機(jī)的PLC內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)丟失。故障原因分析：PLC內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶主要靠?jī)?nèi)部電源即電池來維系，電池電量少會(huì)使數(shù)據(jù)丟失，所以更換電池的時(shí)間要控制在3分鐘以內(nèi)，在本案例中操作人員的誤操作使兩臺(tái)設(shè)備的PLCRAM均發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。故障排除：正確更換電池方法如下：在拆裝前應(yīng)先讓PLC通過電15分鐘以上(這樣可使作為存儲(chǔ)器備用的電源的電容器充電，在鋰電池被取下后，該電容可為PLC進(jìn)行短暫的供電，以保護(hù)隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器RAM中的信息不丟失），斷開PLC交流電源，打開基本單元的電池蓋板，去下舊電池，裝上新電池，蓋上蓋板。更換電池的時(shí)間要快，一般不允許超過3min。如果時(shí)間過長(zhǎng)RAM中的程序?qū)⑾АＮ濉?輸入輸出模塊故障故障現(xiàn)象：部分系統(tǒng)不能正常工作，如起升、回轉(zhuǎn)等，測(cè)量模塊輸入正常，但輸出信號(hào)燈不亮或無輸出信號(hào)。故障原因分析：PLC主要通過各種I/O接口模塊與外部聯(lián)系，在電動(dòng)起重機(jī)械中，電機(jī)的起停，電磁制動(dòng)的控制等都靠輸入輸出的整定，輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)I/O是PLC的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，常用I.O點(diǎn)數(shù)來代表PLC規(guī)模大小。輸入模塊一般由光電耦合電路組成，輸出模塊根據(jù)型號(hào)不同有繼電器輸出、晶體管輸出和光電輸出等，每一點(diǎn)輸出都有相應(yīng)的發(fā)光二極管指示，有輸入信號(hào)，但該點(diǎn)不亮或確定有輸出燈不亮?xí)r，就應(yīng)該懷疑I/O模塊有故障。故障排除：檢查輸入、輸出不正常的I/O模塊，一般模塊有6--24個(gè)點(diǎn)，如果只是因?yàn)橐粋€(gè)點(diǎn)的損壞就更換整個(gè)模塊，在經(jīng)濟(jì)上不合算，通常維修中采取的方法是找備用點(diǎn)代替，然后在程序中理清相應(yīng)的地址，但是要注意，程序較大時(shí)查找具體地址困難。特別強(qiáng)調(diào)：更換I/O模塊的操作一定要在斷電的情況下進(jìn)行，帶電拔插I/O模塊是決不