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1、中国 祝渗学 奋通信 手舰告业 姜员 会2 0 0 5 年学术 年奋怜文亲生产线控制系统的常见沈海洪( 长飞光纤光缆 ( 上海) 有限公司)摘 要: 较系 统地分析了电气 控制系 统在光垅护套生产线上的通常故障和相应的维修措施。关 键词:光缆护 套生产线; 可编程控制器; 拍 模块工艺监控软件; P S U程序; 工控机; 触摸屏0 引言芬兰耐世隆机器制造有限公司生产的 光缆护套生产线具有生 挤 线速度快，自 动fm变 高， 运行性能稳定的 特点。由 于光缆护套生 了 线是光缆生产的 最后一道工序。 它的 机器性育 准影 响到光缆的最终质量， 而且光缆的 价格昂 贵， 因此一旦发 生故障将会给
2、生 产厂方带刹VI 大的损 失。 本文作者作为长飞光纤光缆 ( 上海) 有限公司的设备主任工程师， 对光缆护套生产线上可 能发生的故障加以阐述，以备查阅。1 线控制单元1 . 1 P L C 部分耐世隆机器制造有限公司生产的光缆护套生产线的线控制单元是以 西门子可编程控制器 S 5 - 1 3 5 P L C 为 核 心 的 。 通 过 它 控 制了 生 产 线的 各 种 设 备 、 测 量 仪 器、 子 控 制 单 元 的 协同 工 作， 如控制重型放线架、 挤出 机、重型 牵引机， 重型收线架等主要设备的生产同 步、 控制参数的传 递，各个子单元故障的监控等，同时又协调与智能化人机界面的
3、对话。西门子可编程控制器 S 5 P L C 系 列 具 有高 效稳 定 等 特点， 但同 时由 于设 计 或维 护 等原因 ， 不可 避免的 存 在软 件 硬 件 或 外围系统的故障， 而且它的 任何故障都有可能 直接导致生 产线的停车， 及设备的损坏， 所以 及 时的检查和故障维修尤其重要。 西门 子可编程控制器S 5 P L C 控制系统由中央处理单元C P U , U O 输入输出 模块、电源模块、 编程器及外围电 路所构成。 从故障的阶段性来分， S 5 P L C 控制系统 的故障可分为早期故障和正常生产过程中的常见故障。( 1 ) P L C的 早期故障早期故障主要是指光缆生产线
4、控制系统在设计调试过程中存在的设计缺陷、 程序错误、 硬 件的失效等故障， 这些故障有的是因为 在设计编程中漏编或编程时 误操作、 有的是因为调试过 程中误修改、 或是因为人为过失如调试后 未自 目 叭 可编程控韦 J 中 擦除调试用的测试或试验程序， 导致用户程序出错或与用户程序相冲突等。早期故障主要集中 在中央处理单元C P U及其存储模块中的系统程序和用户程序中， 外围的3 4 8沈海讲:光优 护套生产浅 扣 制系 仇的帝见故释及雄怜硬件失效 故障一般较为 少见， 也比 较偶然， 且故障 特点与维修检查 方式与 后文中的 维修方法较 为一致，故对硬件失效故障放于后期的常见故障检查中一并叙
5、述。系统程序和用户程序方面的故障，由于系统程序是完成和控制P L C各种功能的程序， 一 般由 生产厂家固化于 R O M 中， 一般不会丢失和错误。用户程序是根据光缆生产过程和工艺 的需要所编写的控制程序，当输入非法程序或非法指令时、误输入程序时、各种寄存器定时 器未及时复位时， 都会导致中央处理单元C P U或系统运行出错和报警并停机。由 于用户程序 一般固定于可擦写的存储器R A M或E P R O M中，由 于日 常维护不当或其他原因都会导致程 序丢失或出错。关于用户程序的错误，一般在调 试过程中就可发现和解决， 其他的一 一 些只要遵循操作规程 和P L C的系统说明、 搞好日 常维
6、护， 都可逐步解决。 调试过程中常见的 错误和早期故障总结于 表l ，并在表1 中列明了其可能产生的原因及相应的对策。表1 用户程序 在调试中 早期故阵及维修措施现象系统配置错误可能原因维修措施系统配置表D X O 与系统配置不符程序非法指令输入程序时误码或错误设计程序容量 超设定 值中 央处理器C P U碎块太多程序编号无或重复程序功能丢失程序执行超时存储器用户程序出错或丢失误设计或误码设计遗忘或编程输入有误程序无E N D语句或硬件模块失效系统备份电池电压低或存储模块失效或E P R O M受干扰修改系统配置表D X O修改该指令的榴字删除程序或用 C O MP R E S S命令整理修改
7、程序输入或修改程序修改程序，更换硬件模块更换备份电池， 更换存储模块，重新输入程序哪叨叨叨cPUcPU( 2 ) 正 常生产过程中P L C 常见 故障常见故障主要是指在光缆生产线投入正式生产 : 以 后， P L C控制系统由 于硬件的失效、 维护 保养工作不及时或不当、 正常的元件使用寿命等原因引 起的故障， 导致P L C控制系统的故障报 警或出 错，引 起生产线的 停车。 P L C故障 主要包括中 央处理器C P U和存储器、电 源 模块、 v 0 输入输出 模块等方面。由 于日 常的 运行维护不及时或不当， 或外部的配电网 不理想， 或生产线 的 接地网 不够良 好， 操作不当等都
8、会导致上述硬件的 损坏或故障。 及时的维护保养和及时的维 修， 就能防止和避免该类故障的发生。 在表2 中 详细列举上述P L C控制系统方面常见的硬件故 障现象，并列出可能的原因及维修措施。1 .2 外围电路部分一般而言可编程控制器P L C 本身的故障较为直观， 易于检查， 而外围电路的 故障须借助于 编程器及其他工具，以 及一定的 光缆工艺知识后才育 邵激练的掌握， 外围电 路的故障也在总的 故障中占 据6 0 %以 上的故障率。外围电 路故障洲般可分为元器1 1 损坏、电 路连接不良 、由于干扰导致信号错误、 及其他的 一些相关故障。 这些故障州般都要通过编程器与可编程控制器P L C
9、 连接 后通过实时 信号流程，3 4 9中国 舰海学会通信导祝告业 委置 奋2 0 0 5 年学术年奋怜文亲检查出 输入输出点的故障所在， 然后再检查与此点相关的 外围电 路。元器件损坏故障:由 于元器件本身都有一定的使用寿命及出厂时的失效率， 及现场恶劣情 况和维 护水平也影响 元器 件的 使用寿 命， 导致可编 程控制器P L C的 报警与 停机。 所以 可 根据人 机对话界面的 报警信息及自 身的维修经验，可迅速在编程器中找到故障点，再根据该故障点检 查相关的元器件。只有不断丰富经验， 才能提高维修故障的水平及速度。 另外需做好数据的整 理和统计工作， 对易 损坏的 元器T 附统计， 及
10、时 备好备件并重点 检查， 就可 避免此 类故障的 发生。表2 P L C控制系统常见硬件故隆及维修措施现象可能原因维修措施故障单元 电源单元电 源单元电源单元 电源单元电源单元C P UCP UCP U 存储器电源不通熔丝重复熔断电池指示灯熄灭风扇报替电 源单 元无电 压输出运行灯不亮C P U超时错运行输出无 C P U工作正常但无输出v c ) 模块所有的I / 0不工 作1 1 0模块U O模块U O指示灯不亮某些1 / 0点不工作熔丝熔断或无电 电 源板短路或烧坏 配电电压超差 备份电池电压太低 风扇太脏或烧坏 电 源单元损坏或输入输 出 模块负 载偏大 无电源或无程序 用户程序故障
11、 外部模块故障 1 1 0模块故障 存储器中 无程序 无输入电 压或电压太低， 连接端口 连接不良 ， I/0 总线故障 无输入输出或指示灯坏U O点损坏1 / O 模块两 个v 0点 只能同时 开 和关U O模块输出不稳定U O模块1 1 0点时好时坏两点间短路输出电路故障或输出电 压不够端子连接不良 模拟量输入输出受干扰检查 熔丝和配电系统更换电 源板，检查配电电 压更换备份电池 清理风扇 更换电 源单元， 检查输入输出 模块 检查电 源单元和存储模块 根据表 1 检查用户程序及外部 模块 逐个检查U O模块 检查备 份电 池， 重 新输 入程 序 检查输入电源或提高输入电 压， 重新连接
12、或 更换连接端口 和螺丝， 更换U O底板 检 查 程 序 和 系 统， 检查 指 示 灯 更 换v 0模块或修 改 程 序到 好 的点 更 换 U O模块或修改程序到好 的点检查 输出电 路， 检查 驱动电 压更换或旋紧连接端子， 检查模 拟量输入输出的回路及接地状 况外部连接不良 等故障: 此类故障较 难以 发现，同 样一旦 发生时， 也是用编 程器及相 关工具 检查1 /0点，确定外围电路后再检查连接状况。同时注意日 常的维护保养。对光缆生产线P L C控制系统来讲， 系统的接地非常重要。 一般而言配电的 接地只需满足4 。 以内 即可， 但由 于可编程控制器P L C控制系统存在许多小
13、信号传递， 任伺的 干扰对P L C的 模拟量输入输出 而言都会铸成错误甚至系统的 停车。 而且此类故障一般较难发现和判断， 所以 系统的接地电阻应满足小于1 0以内， 这样就能避免干扰引起的故障。另外一些故障来自 于生产线在设备安 装过程中的 先天不足， 如生产线要求的 给水要求为 4 . 5 k g 压 力 的 干 净 水， 由 于 供 水 系 统 在 设 计 安 装 时 忽 略 水的 过 滤 与 冷 却 ， 导 致 尸 些 管 路的 堵 塞 及许多 传感器和阀门的失效， 使P L C可编程控制器1 / 0的输入输出点故障报警。 压缩空气的供 给系统也会如此。 如不注意压缩气的 质量， 在
14、日 常生产 过程中 多数由于这些方面而导致元器件3 5 0沈渗讲:光优扩 套I 产线 拍 制系 优的常见故肆及雄传或系统的 失 效， 另由 于配电电网 不稳定， 使一些 传感器和电 磁阀 等动作不 稳定， 或者电 缆在电 缆沟内 布线不合理， 使强电 信号干扰到小信号电 缆上， 使可编程控制器P L C 误动作， 导致生产 线停车报警。如笔者在日 常维修过程中经常会遇到有些 客户说生产线经常莫名其妙的紧急停 车， 但 从生 产 线P L C 编 程器上 看一 切 都正 常， 经 现场 维 修后 解决， 其原 因 多 数 是由 于 外围 的 传 感器或电 磁阀瞬时失效， 但由 于故障的不稳定性，
15、 其现象是可瞬时恢复，故在故障检查时 会产 : 生误导， 而其间接原因就是由于生产线设计安装或日 常维护不合理所致。1 .3 工控机部分由 于翻门 使用了WO N D E R W A R E的工艺监控软件P S U和触摸屏， 大大提高了 产品 档次， 维修上也十分方便。 只要具备计算机硬件知识的人员就可进行基本维修。 但是如果软件损坏， 则只能由 专业人员进行重新安装。具体步骤如下:( 1 )格式化工控机硬盘。( 2 ) 用软盘安装D O S 6 .2 2 a( 3 ) 安 装C D - R O M驱动程序。( 4 ) 安装WI N D O WS 3 . 1 1 。( 5 ) 安装P S U软
16、件。( 6 )安装触摸屏软件和压缩软件，校正触摸屏。( 7 ) 利用 压缩软 件释放用户文件。( 8 ) 安 装操作 狗软件。( 9 )设置P S U , WI N D O WS 3 . 1 1 的 各种属性以 满足生产线的需要。此安装完成。 这时可重新启动计算机来运行工艺监控软件。2 子控制单元由 于引门 使用了人机对话界面， 故所有的子控制单元的故障都可以 在触摸屏上得到显示。 然后根据这些信息来作相应的处理。 通常的 子控制单元故障总结于表3 ，并在表3 列明了 维修 或解决措施。 表3 子控制单元常 见硬件故障及维修措施故障单元 重型放线架现象维修或解决措施重型牵引机紧停 机器没有准备 直流调速器故障 柜门风扇报警 紧停 舱门未关上 气压故障 直流调速器故障 柜门风扇报警 紧停 机器没有准备 直流调速器故障 柜门风扇报警紧停复位 重新上电缆盘 复位直流调 速器 清理风扇 紧停复位 重新关闭舱门 检查供气阀 复位直流调速器 清理风扇 紧停复位 重新上电 缆盘 复位直流调速器 清理风扇3 5 1中国 祝渗学 奋通信导祝告业 姜又 奋2 0 0 5 年学术年奋怜文亲挤出 机
