淺析高溫液體流量計及其他自動(dòng)化控制設備的維護技術(shù)
點(diǎn)擊次數：1508 發(fā)布時(shí)間：2021-01-02 05:53:03
摘要 ：隨著(zhù)我國自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對自動(dòng)化控制設備維護顯得尤為重要，同時(shí)對自動(dòng)化維護技術(shù)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(dòng)化控制設備進(jìn)行闡述，并提出相應檢測與維護方法。
隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國工業(yè)現代化正朝著(zhù)自動(dòng)化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的高低不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了生產(chǎn)系統運行的經(jīng)濟性，企業(yè)對自動(dòng)化控制設備的依賴(lài)程度也越來(lái)越高，所以掌握自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)成為電氣技術(shù)人員必備技能。筆者根據多年從事自動(dòng)化控制設備維護經(jīng)驗，主要從自動(dòng)化控制設備故障判斷、故障維修等方面展開(kāi)闡述并總結自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)。
1 自動(dòng)化控制設備
近年來(lái)，科技技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)領(lǐng)域上廣泛使用自動(dòng)化技術(shù)，很多自動(dòng)化控制設備由于多種因素會(huì )出現各種各樣的問(wèn)題，因此需要對其進(jìn)行保養和維護。選礦廠(chǎng)自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時(shí)了解和掌握這些設備結構特點(diǎn)及性能特征，對維護技術(shù)的提高起到了關(guān)鍵作用。
2 自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)
（1）UPS不間斷電源。隨著(zhù)大容量非線(xiàn)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。為確保供電穩定性，在自動(dòng)化控制系統中配置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(xiàn)式和后備式，一般在自動(dòng)化系統中配置在線(xiàn)式，其輸出純凈線(xiàn)性電源，對保護精密PLC等儀器設備工作的穩定性起了重要作用。在雷雨季節，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(wàn)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(chǎng)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(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家維修，可先從簡(jiǎn)單故障排查入手，既節省了維修費用又為正常生產(chǎn)羸得了時(shí)間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動(dòng)化控制系統主要設備，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(dòng)化系統運行穩定性。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硬件出現故障或損壞一般直接更換，但原內部控制軟件無(wú)法上傳，整個(gè)控制系統成失控狀態(tài)。所以其內部控制程序在調試驗收合格后應及時(shí)備份并做好標記，為以后修復PLC故障提供保障。PLC系統的維護技術(shù)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(diǎn)有很大的幫助。例如選礦廠(chǎng)水泵房S7-200系列PLC自動(dòng)抽水系統出現如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動(dòng)水泵抽水，但在短時(shí)間內會(huì )自動(dòng)停泵，導致無(wú)法正常抽水。通過(guò)故障現象可初步判斷PLC及模塊硬件設備正常，主要由于某個(gè)變量有問(wèn)題導致連鎖停機。打開(kāi)備份PLC控制梯形圖程序進(jìn)行相關(guān)分析，原來(lái)是高溫液體流量計瞬時(shí)流量數值做了連鎖，其在一定時(shí)間內瞬時(shí)流量不大于10m 3 /h時(shí)，自動(dòng)停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無(wú)變化，確定高溫液體流量計有故障?？膳R時(shí)應急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數值即可恢復正常運行。制作簡(jiǎn)單恒流源電路代替高溫液體流量計輸出的模擬電流量，實(shí)現解決水泵無(wú)法正常運行的故障。
如圖1圖2所示。PLC控制系統存在地環(huán)電流干擾、公共在線(xiàn)阻抗耦合干擾、磁場(chǎng)耦合干擾等，充分利用接地技術(shù)，結合正確的屏蔽，實(shí)現抑制和消除PLC控制系統中的大部分干擾問(wèn)題，保證系統的安全運行。為防止環(huán)流等干擾，信號電纜的屏蔽線(xiàn)僅能在一端接地，否則可能會(huì )導致PLC通訊故障斷續發(fā)生，檢測硬件又無(wú)明顯故障。例如磨浮選礦廠(chǎng)出現AB 1756-DNB DeviceNET總線(xiàn)模塊報通訊故障BUS OFF，導致總線(xiàn)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(wú)法消除則檢查接地系統的首未終端匹配電阻是否脫落或損壞，并檢測任意兩個(gè)CAN-H（藍色線(xiàn)）與CAN-L（白色線(xiàn)）接線(xiàn)端子間電阻在60Ω左右，同時(shí)檢查接地線(xiàn)是否接觸不良或松動(dòng)。最后經(jīng)檢查終端接地線(xiàn)脫落導致系統故障，實(shí)踐證明，良好的接地系統是保證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(lèi)具有規定最小電導率的液體、泥漿量的計量設備，通過(guò)PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計的流量信號轉為桌面實(shí)時(shí)顯示流量數值，直觀(guān)反映設備工作狀態(tài)，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。選礦車(chē)間AB電磁流量出現流量偏小、偏大或無(wú)流量時(shí)，檢測思路 ：檢測系統接地線(xiàn)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(xiàn)圈，使用數字萬(wàn)用表測量勵磁線(xiàn)圈電阻，阻值應為“100歐”左右。在流量計充滿(mǎn)介質(zhì)的情況下，使用模擬萬(wàn)用表（指針式）測量2個(gè)電極之間的電阻電阻值應為“40千歐”以?xún)?；其中一個(gè)電極對地應在“20千歐”以?xún)?。放空后?個(gè)電極之間阻值應為無(wú)窮大，通過(guò)以上檢查基本可排除故障點(diǎn)。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動(dòng)的重要設備，高中低壓變頻器在工廠(chǎng)大規模應用，其開(kāi)放、便捷的總線(xiàn)通訊方式和良好的啟動(dòng)適應性能與自動(dòng)化控制完美結合，為現代企業(yè)創(chuàng )造更大的效益。掌握基本的變頻器維護技術(shù)，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(shí)進(jìn)行除塵等。出現異常故障時(shí)檢修思路 ：可按手冊查閱故障代碼，排查故障點(diǎn)?？捎萌f(wàn)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、壓力等數值準確測量是自動(dòng)化精確控制重要環(huán)節，采用屏蔽銅芯電纜布線(xiàn)，避開(kāi)變頻動(dòng)力線(xiàn)及電力電纜線(xiàn)，單獨穿金屬管敷設等。日常例行檢修時(shí)，檢查接線(xiàn)是否牢固，固定支架是否偏離，周?chē)欠裼袕姶艌?chǎng)干擾等。
3 結語(yǔ)
自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展促進(jìn)社會(huì )生產(chǎn)力提高，掌握自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)是新時(shí)代發(fā)展需要，也是電氣維護技術(shù)人員需具備的一項技能。
隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國工業(yè)現代化正朝著(zhù)自動(dòng)化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的高低不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了生產(chǎn)系統運行的經(jīng)濟性，企業(yè)對自動(dòng)化控制設備的依賴(lài)程度也越來(lái)越高，所以掌握自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)成為電氣技術(shù)人員必備技能。筆者根據多年從事自動(dòng)化控制設備維護經(jīng)驗，主要從自動(dòng)化控制設備故障判斷、故障維修等方面展開(kāi)闡述并總結自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)。
1 自動(dòng)化控制設備
近年來(lái)，科技技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)領(lǐng)域上廣泛使用自動(dòng)化技術(shù)，很多自動(dòng)化控制設備由于多種因素會(huì )出現各種各樣的問(wèn)題，因此需要對其進(jìn)行保養和維護。選礦廠(chǎng)自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用，同時(shí)了解和掌握這些設備結構特點(diǎn)及性能特征，對維護技術(shù)的提高起到了關(guān)鍵作用。
2 自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)
（1）UPS不間斷電源。隨著(zhù)大容量非線(xiàn)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。為確保供電穩定性，在自動(dòng)化控制系統中配置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(xiàn)式和后備式，一般在自動(dòng)化系統中配置在線(xiàn)式，其輸出純凈線(xiàn)性電源，對保護精密PLC等儀器設備工作的穩定性起了重要作用。在雷雨季節，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(wàn)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(chǎng)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(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家維修，可先從簡(jiǎn)單故障排查入手，既節省了維修費用又為正常生產(chǎn)羸得了時(shí)間。
（2）PLC及模塊。PLC及模塊是自動(dòng)化控制系統主要設備，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(dòng)化系統運行穩定性。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硬件出現故障或損壞一般直接更換，但原內部控制軟件無(wú)法上傳，整個(gè)控制系統成失控狀態(tài)。所以其內部控制程序在調試驗收合格后應及時(shí)備份并做好標記，為以后修復PLC故障提供保障。PLC系統的維護技術(shù)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(diǎn)有很大的幫助。例如選礦廠(chǎng)水泵房S7-200系列PLC自動(dòng)抽水系統出現如下故障 ：觸摸屏能控制變頻器啟動(dòng)水泵抽水，但在短時(shí)間內會(huì )自動(dòng)停泵，導致無(wú)法正常抽水。通過(guò)故障現象可初步判斷PLC及模塊硬件設備正常，主要由于某個(gè)變量有問(wèn)題導致連鎖停機。打開(kāi)備份PLC控制梯形圖程序進(jìn)行相關(guān)分析，原來(lái)是高溫液體流量計瞬時(shí)流量數值做了連鎖，其在一定時(shí)間內瞬時(shí)流量不大于10m 3 /h時(shí)，自動(dòng)停泵，電磁流量模擬量輸出電流值僅為4ma且無(wú)變化，確定高溫液體流量計有故障?？膳R時(shí)應急維修，模擬量模塊輸入模擬電流值10ma~20ma之間一固定數值即可恢復正常運行。制作簡(jiǎn)單恒流源電路代替高溫液體流量計輸出的模擬電流量，實(shí)現解決水泵無(wú)法正常運行的故障。
如圖1圖2所示。PLC控制系統存在地環(huán)電流干擾、公共在線(xiàn)阻抗耦合干擾、磁場(chǎng)耦合干擾等，充分利用接地技術(shù)，結合正確的屏蔽，實(shí)現抑制和消除PLC控制系統中的大部分干擾問(wèn)題，保證系統的安全運行。為防止環(huán)流等干擾，信號電纜的屏蔽線(xiàn)僅能在一端接地，否則可能會(huì )導致PLC通訊故障斷續發(fā)生，檢測硬件又無(wú)明顯故障。例如磨浮選礦廠(chǎng)出現AB 1756-DNB DeviceNET總線(xiàn)模塊報通訊故障BUS OFF，導致總線(xiàn)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(wú)法消除則檢查接地系統的首未終端匹配電阻是否脫落或損壞，并檢測任意兩個(gè)CAN-H（藍色線(xiàn)）與CAN-L（白色線(xiàn)）接線(xiàn)端子間電阻在60Ω左右，同時(shí)檢查接地線(xiàn)是否接觸不良或松動(dòng)。最后經(jīng)檢查終端接地線(xiàn)脫落導致系統故障，實(shí)踐證明，良好的接地系統是保證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(lèi)具有規定最小電導率的液體、泥漿量的計量設備，通過(guò)PLC組態(tài)軟件將高溫液體流量計的流量信號轉為桌面實(shí)時(shí)顯示流量數值，直觀(guān)反映設備工作狀態(tài)，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。選礦車(chē)間AB電磁流量出現流量偏小、偏大或無(wú)流量時(shí)，檢測思路 ：檢測系統接地線(xiàn)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(xiàn)圈，使用數字萬(wàn)用表測量勵磁線(xiàn)圈電阻，阻值應為“100歐”左右。在流量計充滿(mǎn)介質(zhì)的情況下，使用模擬萬(wàn)用表（指針式）測量2個(gè)電極之間的電阻電阻值應為“40千歐”以?xún)?；其中一個(gè)電極對地應在“20千歐”以?xún)?。放空后?個(gè)電極之間阻值應為無(wú)窮大，通過(guò)以上檢查基本可排除故障點(diǎn)。
（4）變頻器。變頻器作為工業(yè)傳動(dòng)的重要設備，高中低壓變頻器在工廠(chǎng)大規模應用，其開(kāi)放、便捷的總線(xiàn)通訊方式和良好的啟動(dòng)適應性能與自動(dòng)化控制完美結合，為現代企業(yè)創(chuàng )造更大的效益。掌握基本的變頻器維護技術(shù)，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(shí)進(jìn)行除塵等。出現異常故障時(shí)檢修思路 ：可按手冊查閱故障代碼，排查故障點(diǎn)?？捎萌f(wàn)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、壓力等數值準確測量是自動(dòng)化精確控制重要環(huán)節，采用屏蔽銅芯電纜布線(xiàn)，避開(kāi)變頻動(dòng)力線(xiàn)及電力電纜線(xiàn)，單獨穿金屬管敷設等。日常例行檢修時(shí)，檢查接線(xiàn)是否牢固，固定支架是否偏離，周?chē)欠裼袕姶艌?chǎng)干擾等。
3 結語(yǔ)
自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展促進(jìn)社會(huì )生產(chǎn)力提高，掌握自動(dòng)化控制設備維護技術(shù)是新時(shí)代發(fā)展需要，也是電氣維護技術(shù)人員需具備的一項技能。