淺析高溫液體流量計及其他自動化控制設備的維護技術
點擊次數(shù)：2276 發(fā)布時間：2021-01-02 05:53:03
摘要 ：隨著我國自動化技術的高速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)線自動化程度越來越高，對自動化控制設備維護顯得尤為重要，同時對自動化維護技術人員也提出了更高的要求。本文立足于此，就如何更好地維護自動化控制設備進行闡述，并提出相應檢測與維護方法。
隨著生產(chǎn)技術的進步，我國工業(yè)現(xiàn)代化正朝著自動化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動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)運行的經(jīng)濟性，企業(yè)對自動化控制設備的依賴程度也越來越高，所以掌握自動化控制設備維護技術成為電氣技術人員必備技能。筆者根據(jù)多年從事自動化控制設備維護經(jīng)驗，主要從自動化控制設備故障判斷、故障維修等方面展開闡述并總結自動化控制設備維護技術。
1 自動化控制設備
近年來，科技技術的發(fā)展使得工業(yè)領域上廣泛使用自動化技術，很多自動化控制設備由于多種因素會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此需要對其進行保養(yǎng)和維護。選礦廠自動化控制設備主要包括UPS不間斷電源、PLC及模塊、高溫液體流量計、變頻器、傳感器等儀器，每一種設備在自動化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時了解和掌握這些設備結構特點及性能特征，對維護技術的提高起到了關鍵作用。
2 自動化控制設備維護技術
（1）UPS不間斷電源。隨著大容量非線性設備及變頻器在礦山的廣泛應用，諧波電流對電網(wǎng)和供配電設施的污染日趨嚴重。為確保供電穩(wěn)定性，在自動化控制系統(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，一般在自動化系統(tǒng)中配置在線式，其輸出純凈線性電源，對保護精密PLC等儀器設備工作的穩(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 ：可先用萬用表檢測輸入側電源保險絲是否熔斷，再檢測電源逆變電路主板整流前的保險絲是否有故障。如檢測保險絲完好，可深入檢測電源控制主板上的整流二極管、場效應管、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業(yè)廠家維修，可先從簡單故障排查入手，既節(jié)省了維修費用又為正常生產(chǎn)羸得了時間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動化控制系統(tǒng)主要設備，且PLC及模塊屬于高集成高精密電子設備，保持室內整潔舒適，可以提高自動化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。PLC及模塊硬件運行可靠，內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，但原內部控制軟件無法上傳，整個控制系統(tǒng)成失控狀態(tài)。所以其內部控制程序在調試驗收合格后應及時備份并做好標記，為以后修復PLC故障提供保障。PLC系統(tǒng)的維護技術人員需掌握一定基礎PLC控制邏輯原理，對準確判斷PLC故障點有很大的幫助。例如選礦廠水泵房S7-200系列PLC自動抽水系統(tǒng)出現(xiàn)如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動水泵抽水，但在短時間內會自動停泵，導致無法正常抽水。通過故障現(xiàn)象可初步判斷PLC及模塊硬件設備正常，主要由于某個變量有問題導致連鎖停機。打開備份PLC控制梯形圖程序進行相關分析，原來是高溫液體流量計瞬時流量數(shù)值做了連鎖，其在一定時間內瞬時流量不大于10m 3 /h時，自動停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無變化，確定高溫液體流量計有故障。可臨時應急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數(shù)值即可恢復正常運行。制作簡單恒流源電路代替高溫液體流量計輸出的模擬電流量，實現(xiàn)解決水泵無法正常運行的故障。
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、磁場耦合干擾等，充分利用接地技術，結合正確的屏蔽，實現(xiàn)抑制和消除PLC控制系統(tǒng)中的大部分干擾問題，保證系統(tǒng)的安全運行。為防止環(huán)流等干擾，信號電纜的屏蔽線僅能在一端接地，否則可能會導致PLC通訊故障斷續(xù)發(fā)生，檢測硬件又無明顯故障。例如磨浮選礦廠出現(xiàn)AB 1756-DNB DeviceNET總線模塊報通訊故障BUS OFF，導致總線連接所有設備停止運行。
檢查方法 ：可熱拔插模塊，檢查故障是否消除，如無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，并檢測任意兩個CAN-H（藍色線）與CAN-L（白色線）接線端子間電阻在60Ω左右，同時檢查接地線是否接觸不良或松動。*后經(jīng)檢查終端接地線脫落導致系統(tǒng)故障，實踐證明，良好的接地系統(tǒng)是保證PLC正常運行的基本條件。
（3）高溫液體流量計。高溫液體流量計是測量各類具有規(guī)定*小電導率的液體、泥漿量的計量設備，通過PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計的流量信號轉為桌面實時顯示流量數(shù)值，直觀反映設備工作狀態(tài)，滿足生產(chǎn)需要。選礦車間AB電磁流量出現(xiàn)流量偏小、偏大或無流量時，檢測思路 ：檢測系統(tǒng)接地線是否良好；測量A、B兩信號端子電流值是否在4ma~20ma之間；檢查勵磁線圈，使用數(shù)字萬用表測量勵磁線圈電阻，阻值應為“100歐”左右。在流量計充滿介質的情況下，使用模擬萬用表（指針式）測量2個電極之間的電阻電阻值應為“40千歐”以內 ；其中一個電極對地應在“20千歐”以內。放空后，2個電極之間阻值應為無窮大，通過以上檢查基本可排除故障點。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動的重要設備，高中低壓變頻器在工廠大規(guī)模應用，其開放、便捷的總線通訊方式和良好的啟動適應性能與自動化控制完美結合，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技術，也是保證生產(chǎn)正常運行的前提條件。變頻器控制室內可配備工業(yè)空調，保證室內溫度恒定，日常巡查變頻器運行溫度，噪音等，停機檢修時進行除塵等。出現(xiàn)異常故障時檢修思路 ：可按手冊查閱故障代碼，排查故障點。可用萬用表高電阻檔檢測大功率整流二極管、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)值準確測量是自動化精確控制重要環(huán)節(jié)，采用屏蔽銅芯電纜布線，避開變頻動力線及電力電纜線，單獨穿金屬管敷設等。日常例行檢修時，檢查接線是否牢固，固定支架是否偏離，周圍是否有強磁場干擾等。
3 結語
自動化技術發(fā)展促進社會生產(chǎn)力提高，掌握自動化控制設備維護技術是新時代發(fā)展需要，也是電氣維護技術人員需具備的一項技能。
隨著生產(chǎn)技術的進步，我國工業(yè)現(xiàn)代化正朝著自動化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動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)運行的經(jīng)濟性，企業(yè)對自動化控制設備的依賴程度也越來越高，所以掌握自動化控制設備維護技術成為電氣技術人員必備技能。筆者根據(jù)多年從事自動化控制設備維護經(jīng)驗，主要從自動化控制設備故障判斷、故障維修等方面展開闡述并總結自動化控制設備維護技術。
1 自動化控制設備
近年來，科技技術的發(fā)展使得工業(yè)領域上廣泛使用自動化技術，很多自動化控制設備由于多種因素會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此需要對其進行保養(yǎng)和維護。選礦廠自動化控制設備主要包括UPS不間斷電源、PLC及模塊、高溫液體流量計、變頻器、傳感器等儀器，每一種設備在自動化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時了解和掌握這些設備結構特點及性能特征，對維護技術的提高起到了關鍵作用。
2 自動化控制設備維護技術
（1）UPS不間斷電源。隨著大容量非線性設備及變頻器在礦山的廣泛應用，諧波電流對電網(wǎng)和供配電設施的污染日趨嚴重。為確保供電穩(wěn)定性，在自動化控制系統(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，一般在自動化系統(tǒng)中配置在線式，其輸出純凈線性電源，對保護精密PLC等儀器設備工作的穩(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 ：可先用萬用表檢測輸入側電源保險絲是否熔斷，再檢測電源逆變電路主板整流前的保險絲是否有故障。如檢測保險絲完好，可深入檢測電源控制主板上的整流二極管、場效應管、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業(yè)廠家維修，可先從簡單故障排查入手，既節(jié)省了維修費用又為正常生產(chǎn)羸得了時間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動化控制系統(tǒng)主要設備，且PLC及模塊屬于高集成高精密電子設備，保持室內整潔舒適，可以提高自動化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。PLC及模塊硬件運行可靠，內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，但原內部控制軟件無法上傳，整個控制系統(tǒng)成失控狀態(tài)。所以其內部控制程序在調試驗收合格后應及時備份并做好標記，為以后修復PLC故障提供保障。PLC系統(tǒng)的維護技術人員需掌握一定基礎PLC控制邏輯原理，對準確判斷PLC故障點有很大的幫助。例如選礦廠水泵房S7-200系列PLC自動抽水系統(tǒng)出現(xiàn)如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動水泵抽水，但在短時間內會自動停泵，導致無法正常抽水。通過故障現(xiàn)象可初步判斷PLC及模塊硬件設備正常，主要由于某個變量有問題導致連鎖停機。打開備份PLC控制梯形圖程序進行相關分析，原來是高溫液體流量計瞬時流量數(shù)值做了連鎖，其在一定時間內瞬時流量不大于10m 3 /h時，自動停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無變化，確定高溫液體流量計有故障。可臨時應急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數(shù)值即可恢復正常運行。制作簡單恒流源電路代替高溫液體流量計輸出的模擬電流量，實現(xiàn)解決水泵無法正常運行的故障。
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、磁場耦合干擾等，充分利用接地技術，結合正確的屏蔽，實現(xiàn)抑制和消除PLC控制系統(tǒng)中的大部分干擾問題，保證系統(tǒng)的安全運行。為防止環(huán)流等干擾，信號電纜的屏蔽線僅能在一端接地，否則可能會導致PLC通訊故障斷續(xù)發(fā)生，檢測硬件又無明顯故障。例如磨浮選礦廠出現(xiàn)AB 1756-DNB DeviceNET總線模塊報通訊故障BUS OFF，導致總線連接所有設備停止運行。
檢查方法 ：可熱拔插模塊，檢查故障是否消除，如無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，并檢測任意兩個CAN-H（藍色線）與CAN-L（白色線）接線端子間電阻在60Ω左右，同時檢查接地線是否接觸不良或松動。*后經(jīng)檢查終端接地線脫落導致系統(tǒng)故障，實踐證明，良好的接地系統(tǒng)是保證PLC正常運行的基本條件。
（3）高溫液體流量計。高溫液體流量計是測量各類具有規(guī)定*小電導率的液體、泥漿量的計量設備，通過PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計的流量信號轉為桌面實時顯示流量數(shù)值，直觀反映設備工作狀態(tài)，滿足生產(chǎn)需要。選礦車間AB電磁流量出現(xiàn)流量偏小、偏大或無流量時，檢測思路 ：檢測系統(tǒng)接地線是否良好；測量A、B兩信號端子電流值是否在4ma~20ma之間；檢查勵磁線圈，使用數(shù)字萬用表測量勵磁線圈電阻，阻值應為“100歐”左右。在流量計充滿介質的情況下，使用模擬萬用表（指針式）測量2個電極之間的電阻電阻值應為“40千歐”以內 ；其中一個電極對地應在“20千歐”以內。放空后，2個電極之間阻值應為無窮大，通過以上檢查基本可排除故障點。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動的重要設備，高中低壓變頻器在工廠大規(guī)模應用，其開放、便捷的總線通訊方式和良好的啟動適應性能與自動化控制完美結合，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技術，也是保證生產(chǎn)正常運行的前提條件。變頻器控制室內可配備工業(yè)空調，保證室內溫度恒定，日常巡查變頻器運行溫度，噪音等，停機檢修時進行除塵等。出現(xiàn)異常故障時檢修思路 ：可按手冊查閱故障代碼，排查故障點。可用萬用表高電阻檔檢測大功率整流二極管、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)值準確測量是自動化精確控制重要環(huán)節(jié)，采用屏蔽銅芯電纜布線，避開變頻動力線及電力電纜線，單獨穿金屬管敷設等。日常例行檢修時，檢查接線是否牢固，固定支架是否偏離，周圍是否有強磁場干擾等。
3 結語
自動化技術發(fā)展促進社會生產(chǎn)力提高，掌握自動化控制設備維護技術是新時代發(fā)展需要，也是電氣維護技術人員需具備的一項技能。