Wraz z ciągłym rozwojem automatyki przemysłowej, sterowniki PLC stały się nieodzowną częścią sterowania przemysłowego i są szeroko stosowane w produkcji przemysłowej. Jednak wielu inżynierów nie ma pewności co do technik konserwacji, rozwiązywania problemów i obsługi. W tym artykule podsumowano niektóre doświadczenia i wskazówki zdobyte podczas używania sterowników PLC, które, mamy nadzieję, będą służyć jako punkt odniesienia dla naszych kolegów.
I. Wejścia i wyjścia PLC
Mały sterownik PLC elastycznie steruje złożonym systemem. Widoczne są dwa rzędy naprzemiennych zacisków wejściowych i wyjściowych przekaźnika, odpowiednie lampki kontrolne i numer seryjny sterownika PLC-podobnie jak układ scalony z dziesiątkami pinów. Bez sprawdzenia schematu osoba próbująca rozwiązać problem z wadliwym urządzeniem byłaby zagubiona, a proces identyfikowania usterki byłby niezwykle powolny. Biorąc pod uwagę tę sytuację, stworzyliśmy tabelę na podstawie schematu elektrycznego i umieściliśmy ją na konsoli sterującej urządzenia lub szafie sterowniczej. W poniższej tabeli wymieniono numery zacisków dla każdego wejścia i wyjścia sterownika PLC, wraz z odpowiadającymi im symbolami elektrycznymi i chińskimi nazwami,-podobnymi do opisów funkcjonalnych styków w układzie scalonym.
Dzięki tej tabeli we/wy elektrycy, którzy rozumieją proces operacyjny lub są zaznajomieni ze schematem drabinkowym urządzenia, mogą przystąpić do rozwiązywania problemów. Jednakże dla elektryków, którzy nie są zaznajomieni z procesem obsługi i nie potrafią czytać schematów drabinkowych, konieczne jest utworzenie dodatkowej tabeli: Tabeli funkcji logicznych wejść/wyjść PLC. Tabela ta skutecznie ilustruje logiczne zależności między obwodami wejściowymi (elementy wyzwalające i powiązane elementy) a obwodami wyjściowymi (siłowniki) w większości procesów operacyjnych. Praktyka pokazała, że jeśli potrafisz umiejętnie wykorzystać tabelę korespondencji wejść/wyjść i tabelę funkcji logicznych wejść/wyjść, możesz z łatwością rozwiązać problemy elektryczne, nawet bez odwoływania się do schematów.
II. Rozwiązywanie problemów z obwodem wejściowym
Aby określić, czy określony obwód wejściowy,-taki jak przycisk, wyłącznik krańcowy lub okablowanie,-działa prawidłowo, naciśnij przycisk (lub inny styk wejściowy), gdy sterownik PLC jest włączony (najlepiej w stanie-niedziałającym, aby zapobiec niezamierzonej aktywacji sprzętu). Spowoduje to zwarcie-odpowiedniego zacisku wejściowego PLC ze wspólnym zaciskiem. Jeżeli zaświeci się lampka kontrolna wejścia PLC odpowiadająca przyciskowi, oznacza to, że przycisk i jego okablowanie działają normalnie. Jeżeli kontrolka się nie świeci, może to oznaczać uszkodzenie przycisku, słaby kontakt w okablowaniu lub przerwanie obwodu.
III. Rozwiązywanie problemów z obwodem wyjściowym
W przypadku punktów wyjściowych PLC (tutaj odnoszących się tylko do wyjść przekaźnikowych), jeśli lampka kontrolna odpowiadająca uruchamianemu obiektowi nie zaświeci się, gdy zostanie potwierdzone działanie PLC, oznacza to, że funkcja logiki wejścia-wyjścia PLC dla tego aktywowanego obiektu nie została spełniona. Innymi słowy, wystąpiła usterka w obwodzie wejściowym; sprawdź obwód wejściowy zgodnie z opisem powyżej. Jeśli odpowiednia lampka kontrolna świeci, ale element wykonawczy (np. zawór elektromagnetyczny lub stycznik) nie działa, w pierwszej kolejności sprawdź zasilanie sterujące zaworu elektromagnetycznego i bezpieczniki. Najprostszą metodą jest użycie testera napięcia do pomiaru zacisku wspólnego odpowiedniego punktu wyjściowego sterownika PLC. Jeśli tester napięcia nie zaświeci się, może to oznaczać awarię zasilania, np. przepalony bezpiecznik. Jeśli tester napięcia się zaświeci, zasilanie jest dobre, a odpowiedni zawór elektromagnetyczny, stycznik lub okablowanie są uszkodzone. Jeżeli po rozwiązaniu problemów z elektrozaworem, stycznikiem i okablowaniem system nadal nie działa normalnie, należy użyć multimetru: podłączyć jedną sondę do odpowiedniego wspólnego zacisku wyjściowego, a drugą do odpowiedniego punktu wyjściowego sterownika PLC. Jeśli zawór elektromagnetyczny nadal nie działa, oznacza to usterkę w okablowaniu wyjściowym.
Jeśli w tym momencie zawór elektromagnetyczny działa, problem leży w punkcie wyjściowym sterownika PLC. Ponieważ tester napięcia może czasami dawać fałszywe odczyty, do analizy można zastosować inną metodę: ustawić multimetr na zakres napięcia i zmierzyć napięcie pomiędzy punktem wyjściowym PLC a zaciskiem wspólnym. Jeśli napięcie wynosi zero lub jest bliskie zeru, punkt wyjściowy PLC jest normalny, a usterka leży w obwodzie peryferyjnym. Jeśli napięcie jest wysokie, oznacza to, że rezystancja styku tego zacisku jest za duża i jest on uszkodzony. Dodatkowo, jeśli kontrolka nie świeci się, ale działa odpowiedni elektrozawór, stycznik itp., może to oznaczać, że zacisk wyjściowy został przepalony w wyniku przeciążenia lub zwarcia. W takim przypadku należy odłączyć zewnętrzne okablowanie od zacisku wyjściowego i za pomocą multimetru ustawionego na zakres rezystancji zmierzyć rezystancję pomiędzy zaciskiem wyjściowym a zaciskiem wspólnym. Jeśli rezystancja jest niska, oznacza to, że styk jest uszkodzony; jeśli rezystancja jest nieskończona, oznacza to, że styk jest nienaruszony, a przyczyną problemu jest prawdopodobnie odpowiednia kontrolka wyjścia.
IV. Dedukcja logiczna programu
Istnieje wiele typów sterowników PLC powszechnie stosowanych w przemyśle. W przypadku-tanich sterowników PLC instrukcje schematu drabinkowego są w dużej mierze podobne; w przypadku modeli ze średniej-{3}}wyższej-klasy, takich jak S7-300, wiele programów jest napisanych w tabelach językowych. Praktyczne diagramy drabinkowe muszą zawierać adnotacje dotyczące chińskich symboli; w przeciwnym razie są trudne do odczytania. Jeśli przed zapoznaniem się ze schematem drabinkowym uzyskasz ogólną wiedzę na temat procesu lub procedur operacyjnych sprzętu, łatwiej będzie go zinterpretować. Podczas przeprowadzania analizy uszkodzeń elektrycznych powszechnie stosuje się metodę śledzenia wstecznego-znaną również jako metoda śledzenia wstecznego. Wiąże się to z wykorzystaniem tabeli korespondencji wejść/wyjść w celu zlokalizowania przekaźnika wyjściowego sterownika PLC odpowiadającego punktowi błędu, a następnie prześledzenie powiązań logicznych, które wyzwalają jego działanie. Doświadczenie pokazuje, że po zidentyfikowaniu pojedynczego problemu można zazwyczaj wykluczyć usterkę, ponieważ rzadko zdarza się, aby na jednym urządzeniu wystąpiły jednocześnie dwa lub więcej punktów usterek.
Diagnozowanie usterek PLC
Ogólnie rzecz biorąc, sterowniki PLC są urządzeniami wyjątkowo niezawodnymi i charakteryzującymi się bardzo niską awaryjnością; jednakże czynniki zewnętrzne mogą również powodować ich nieprawidłowe działanie.
Przełącznik zbliżeniowy z zasilaniem 220 V miał dwa przewody stykowe sygnału wejściowego współdzielące 4-żyłowy kabel z liniami zasilającymi 220 V przełącznika. Kiedy przełącznik uległ awarii i elektryk go wymienił, przez pomyłkę zamienił przewód neutralny zasilacza ze wspólnym przewodem wejściowym sterownika PLC. Spowodowało to przepalenie trzech punktów wejściowych sterownika PLC po przywróceniu zasilania.
Innym razem korozja spowodowała przerwę w linii neutralnej transformatora mocy systemu, w wyniku czego napięcie zasilania 220 V do sterownika PLC zostało podniesione do 380 V, co spowodowało spalenie modułu mocy w dolnej części sterownika PLC. Podczas późniejszej prostowania dodano transformator sterujący izolacją 380/220V.
W sterowniku PLC Siemens S7-200 wspólne zaciski wyjść są oznaczone jako 1L, 2L itd., natomiast zaciski robocze są oznaczone jako AC L1 N. Zasilanie +24V jest oznaczone jako L+M. Może to łatwo wprowadzić w błąd początkujących lub osoby z ograniczonym doświadczeniem. Jeśli L+M zostanie błędnie potraktowane jako zaciski zasilania 220V, zasilanie 24V sterownika PLC ulegnie uszkodzeniu w momencie załączenia zasilania.
Prawdopodobieństwo uszkodzenia sprzętu PLC, procesora lub podobnych komponentów albo błędów w czasie wykonywania oprogramowania jest praktycznie zerowe. Jest mało prawdopodobne, aby punkty wejściowe sterownika PLC uległy uszkodzeniu, chyba że jest to spowodowane wpływem wysokiego-napięcia. Normalnie otwarte styki przekaźników wyjściowych PLC mają bardzo długą żywotność, pod warunkiem, że nie występuje zwarcie w obciążeniu peryferyjnym lub wady konstrukcyjne powodujące, że prąd obciążenia przekracza zakres znamionowy. Dlatego też podczas rozwiązywania problemów z usterkami elektrycznymi należy skupić się na peryferyjnych elementach elektrycznych sterownika PLC. Nie zakładaj automatycznie, że uszkodzony jest sprzęt lub program sterownika PLC. Ma to kluczowe znaczenie dla szybkiej naprawy uszkodzonego sprzętu i wznowienia produkcji. W związku z tym podczas rozwiązywania problemów z usterkami elektrycznymi w obwodzie sterującym sterownika PLC nie należy skupiać się na samym sterowniku PLC, lecz na peryferyjnych elementach elektrycznych w obwodzie sterującym.