汽車生產(chǎn)線PLC電控設(shè)備的維護(hù)探析

孫曉琳　趙劍

摘 要：可編程序控制器（PLC）是一種新型和通用的自動(dòng)控制裝置，但不同品牌的PLC梯形圖表述方式有所差別。針對(duì)看不懂梯形圖的購買者和不會(huì)對(duì)PLC進(jìn)行編程的電氣維護(hù)人員，文章闡述了由PLC控制的各種電氣設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)方法。指出PLC處理復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過繼電器，而且PLC電控設(shè)備比繼電器電控設(shè)備的養(yǎng)護(hù)方法更容易。

關(guān)鍵詞：汽車生產(chǎn)線；可編程序控制器；PLC梯形圖；繼電器；電氣設(shè)備

可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展起來的一種新型和通用的自動(dòng)控制裝置。維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的電氣設(shè)備，往往比維護(hù)和修理繼電器與接觸器組成的控制系統(tǒng)更容易。但事先必須完整記錄一個(gè)生產(chǎn)過程，即PLC輸入與輸出各個(gè)LED指示燈的運(yùn)行狀態(tài)。一旦電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就利用記錄的各個(gè)LED指示燈的運(yùn)行狀態(tài)，與電控圖紙結(jié)合來判斷PLC控制系統(tǒng)哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問題。

1 PLC電控設(shè)備在汽車生產(chǎn)線的應(yīng)用現(xiàn)狀所有有版權(quán)所有

汽車工業(yè)最早發(fā)展時(shí)使用大量的人力、物力，生產(chǎn)效率不高，隨著控制理論的不斷發(fā)展現(xiàn)代汽車生產(chǎn)線多采用自動(dòng)控制機(jī)器人或半自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，同時(shí)質(zhì)量也得到了良好的控制，極大地促進(jìn)了現(xiàn)代汽車工業(yè)的不斷發(fā)展。隨著汽車保有量不斷增加，汽車工業(yè)領(lǐng)域前景更加廣闊，這也促進(jìn)了在生產(chǎn)過程中不斷采用先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)與控制技術(shù)。在汽車的車橋焊接生產(chǎn)中，采用PLC為控制中心，通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，可以有效對(duì)生產(chǎn)過程中的參數(shù)進(jìn)行更改，以滿足消費(fèi)者不斷增長的多樣化需求，從而贏得更多的市場份額，創(chuàng)造更好的市場效益。汽車生產(chǎn)過程中，使用到的材料與技術(shù)較為復(fù)雜與分散，每一個(gè)工序環(huán)節(jié)都獨(dú)立進(jìn)行，有必要進(jìn)行分布式控制，這樣，不但實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)設(shè)備的獨(dú)立操作控制，更能夠?qū)ιa(chǎn)線的整體進(jìn)行有效控制，及時(shí)查找問題點(diǎn)，從而避免生產(chǎn)線的設(shè)備問題造成生產(chǎn)效率受到影響。

2 汽車生產(chǎn)線PLC電控設(shè)備故障排查案例

在某條汽車生產(chǎn)線上，約100米長度的線體上分布著17個(gè)控制盒，在每一個(gè)控制盒上都會(huì)有急停、放行與手動(dòng)控制相關(guān)的指示類。所有的設(shè)備間的急停按鈕相互串聯(lián)，從而對(duì)小型繼電器進(jìn)行有效控制吸合。在分別把手/自動(dòng)開關(guān)放在自動(dòng)位置或手動(dòng)位置后，相關(guān)的模塊與指示燈分別呈現(xiàn)出不同的顯示方式。在PLC的輸出端，模塊系統(tǒng)啟動(dòng)之前均不會(huì)熟視亮，而如果其中的任意一個(gè)急停按鈕按下時(shí)，則會(huì)有其中的一個(gè)控制指示燈發(fā)生亮起，當(dāng)此燈熄滅時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)恢復(fù)啟動(dòng)，同樣在運(yùn)行停止時(shí)也會(huì)有相關(guān)的指示燈亮起。當(dāng)維修人員發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，把第一個(gè)手動(dòng)開關(guān)放到自動(dòng)位置，其他的工序都按放行，系統(tǒng)不啟動(dòng)，就需要對(duì)PLC的輸入模塊進(jìn)行檢查，如果指示燈不亮，則說明開關(guān)或線路存在故障。系統(tǒng)啟動(dòng)后運(yùn)行的速度過慢，則需要對(duì)PLC的輸出端進(jìn)行檢查，相關(guān)指示燈亮?xí)r，需要更換繼電器后運(yùn)行速度良好。PLC的輸出與輸出相關(guān)的指示燈表達(dá)著運(yùn)行狀態(tài)，通過視頻對(duì)PLC控制系統(tǒng)的各個(gè)指示燈進(jìn)行記錄對(duì)于后續(xù)原因分析非常有幫助。

3 PLC控制系統(tǒng)日常維護(hù)

PLC系統(tǒng)應(yīng)定期保養(yǎng)，PLC所使用的部件使用壽命是有限的，如：輸出繼電器的機(jī)械壽命是90-450萬次，鏗電池壽命為1-3年，電解電容壽命為3-5年。因此應(yīng)該建立系統(tǒng)的設(shè)備檔案。如：設(shè)備一欄表、程序清單、說明書、各種圖紙及維修運(yùn)行記錄，對(duì)故障現(xiàn)象和維修情況進(jìn)行記錄，為以后再出現(xiàn)類似問題提供解決方法。設(shè)備和線路的保養(yǎng)和檢查方法如下。

（1）更換PLC有關(guān)部件（如供電電源的熔斷器和鏗電池）時(shí)，必須停止對(duì)PLC供電。（2）對(duì)PLC的檢查。檢查PLC的工作環(huán)境，如：環(huán)境溫度、供電電壓及粉塵；檢查PLC各個(gè)模塊的運(yùn)行情況、電解電容和鏗電池的使用時(shí)間；檢查安裝在PLC上的各種接插件是否接觸良好。（3）對(duì)一次檢出元件的檢查。系統(tǒng)的輸入信號(hào)來自現(xiàn)場的一次檢出元件，對(duì)模擬量的檢出，有時(shí)需要用變送器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。對(duì)一次檢出元件，除了在現(xiàn)場進(jìn)行外觀檢查和檢測開關(guān)信號(hào)的變化狀態(tài)外，還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用壽命定期更換。（4）檢查連接電纜是否被外力損壞或受高溫環(huán)境影響而老化，檢查接線端子的接頭是否可靠緊固，尤其是安裝在有振動(dòng)或易被氧化的場所時(shí)，更應(yīng)定期檢查和緊固。（5）在定期檢查中，對(duì)系統(tǒng)各部件進(jìn)行清潔很重要。灰、粉塵在一定的環(huán)境條件下會(huì)造成接觸不良，絕緣性能下降；工作和檢修時(shí)切下來的導(dǎo)線會(huì)造成部件短路。所以在清掃時(shí)，要防止雜物進(jìn)入PLC的通風(fēng)口，可采用吸塵器進(jìn)行打掃。

特別說明的是一定要維持PLC梯形圖程序的電池電量夠用。當(dāng)出現(xiàn)電池虧電時(shí)，三菱、AB公司PLC的BATT指示燈LED亮，歐姆龍的ALMLED燈亮，松下PLC面板上指示燈“ERR”亮，這時(shí)應(yīng)抓緊時(shí)間與供貨商聯(lián)系，必須更換專用電池，否則易造成PLC內(nèi)部程序丟失。不同品牌的PLC更換電池方法有所差別，如：OMRON公司CPM2AH-40CD-A（N1875）的PLC更換電池時(shí)間在5min之內(nèi)；AB公司CompactLogixL32E的PLC在沒有程序備份情況下，必須買一張記憶卡，按要求插在PLC預(yù)留插槽內(nèi)，然后才能更換電池。電池的壽命取決于電池是否長時(shí)間充電，最好在設(shè)備停用時(shí)只對(duì)PLC供電，將其他電氣設(shè)備的電源關(guān)掉。這樣可使PLC電池壽命保持10年以上，以免PLC的程序丟失。

4 PLC控制系統(tǒng)干擾問題解決辦法

由于環(huán)境因素或使用時(shí)間問題，PLC電控設(shè)備很容易受到干擾，而這種干擾形成的參數(shù)差異在維修、維護(hù)與故障排查時(shí)很難查出，造成了大量的時(shí)間浪費(fèi)。所以需要提前做好PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問題。在PLC電控設(shè)備附近有大電流、大電壓經(jīng)過或變化時(shí)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致PLC內(nèi)部的程序發(fā)生變動(dòng)，影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。PLC控制系統(tǒng)還容易受到輻射干擾，一部分是由于外界的雷電、無線電廣播導(dǎo)致的輻射干擾，另一部分是內(nèi)部的信號(hào)電纜造成的相互干擾問題。所以首先要對(duì)PLC設(shè)備的輸入電源進(jìn)行穩(wěn)定處理，避免出現(xiàn)過大的電壓變化，導(dǎo)致系統(tǒng)故障，另外在選擇電纜時(shí)，要高質(zhì)量的屏蔽電纜，降低動(dòng)力線產(chǎn)生的電磁干擾。正確選擇PLC設(shè)備的接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)，通過多種方式的接地方式，有效化解過高電壓造成的PLC外殼帶電問題。

5 結(jié)束語

經(jīng)過對(duì)大量故障分析表明，系統(tǒng)的故障絕大多數(shù)來自一次檢出元件和最終執(zhí)行元件，如：中間繼電器的觸點(diǎn)和線圈等故障。如果電氣維護(hù)人員參與購買和驗(yàn)收PLC控制的電氣控制設(shè)備，一定要要求供貨方提供PLC梯形圖的電子版及數(shù)據(jù)線，以防梯形圖丟失。

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