Az ipari automatizálás folyamatos fejlődésével a PLC-k az ipari vezérlés nélkülözhetetlen részévé váltak, és széles körben használják az ipari termelésben. Sok mérnök azonban bizonytalan a karbantartási, hibaelhárítási és üzemeltetési technikák tekintetében. Ez a cikk a PLC-k használatával kapcsolatos néhány tapasztalatot és tippet foglal össze, amelyek reményeink szerint referenciaként szolgálnak majd kollégáink számára.
I. PLC bemenetek és kimenetek
Egy kis PLC rugalmasan vezérel egy összetett rendszert. Ami látható, az a két sor lépcsőzetes bemeneti és kimeneti relé terminál, a megfelelő jelzőlámpák és a PLC sorozatszáma,{1}}mint egy integrált áramkör több tucat érintkezővel. A sematikus diagram megtekintése nélkül bárki, aki megpróbálja elhárítani a hibás eszközt, veszteséges lenne, és a hiba azonosításának folyamata rendkívül lassú lenne. A helyzetre tekintettel az elektromos kapcsolási rajz alapján táblázatot készítettünk, amelyet a berendezés vezérlőkonzoljára vagy kapcsolószekrényére helyeztünk el. Ez a táblázat felsorolja az egyes PLC-bemenetek és -kimenetek terminálszámait, valamint a megfelelő elektromos szimbólumokat és kínai neveket,{5}}hasonlóan az integrált áramkör érintkezőinek funkcionális leírásához.
Ezzel az I/O táblázattal azok a villanyszerelők, akik értik a működési folyamatot vagy ismerik az eszköz létradiagramját, folytathatják a hibaelhárítást. Azon villanyszerelők számára azonban, akik nem ismerik a működési folyamatot, és nem tudják elolvasni a létradiagramokat, szükség van egy további táblázat létrehozására: a PLC I/O logikai függvénytáblázatra. Ez a táblázat hatékonyan szemlélteti a logikai kapcsolatokat a bemeneti áramkörök (triggerelemek és kapcsolódó elemek) és a kimeneti áramkörök (aktorok) között a legtöbb működési folyamatban. A gyakorlat azt mutatja, hogy ha ügyesen tudja használni az I/O megfelelési táblázatot és az I/O logikai függvénytáblázatot, akkor a kapcsolási rajzok használata nélkül is könnyedén elháríthatja az elektromos hibákat.
II. Bemeneti áramkör hibaelhárítása
Annak megállapításához, hogy egy adott bemeneti áramkör -például egy nyomógomb, végálláskapcsoló vagy kábelezés- megfelelően működik-e, nyomja meg a nyomógombot (vagy más bemeneti érintkezőt), miközben a PLC be van kapcsolva (lehetőleg nem működő állapotban, hogy megakadályozza a berendezés nem kívánt aktiválását). Ez rövidre-zárja a megfelelő PLC bemeneti terminált a közös terminálhoz. Ha a nyomógombnak megfelelő PLC bemenet jelzőfénye világít, az azt jelzi, hogy a nyomógomb és annak vezetékei megfelelően működnek. Ha a jelzőfény nem világít, akkor lehet, hogy a nyomógomb hibás, rossz az érintkezés a vezetékekben, vagy megszakadt az áramkör.
III. Kimeneti áramkör hibaelhárítás
A PLC kimeneti pontjainál (itt csak a relékimenetekre vonatkozik), ha a működtetett objektumnak megfelelő jelzőfény nem gyullad ki, miközben a PLC működését megerősítette, ez azt jelzi, hogy a PLC bemeneti-kimeneti logikai funkciója az adott működtetett objektumhoz nem teljesül. Más szóval, hiba van a bemeneti áramkörben; ellenőrizze a bemeneti áramkört a fent leírtak szerint. Ha a megfelelő jelzőfény világít, de a hajtómű (például mágnesszelep vagy kontaktor) nem működik, először ellenőrizze a mágnesszelep vezérlő tápellátását és biztosítékait. A legegyszerűbb módszer az, ha feszültségvizsgálót használunk a megfelelő PLC kimeneti pont közös kivezetésének mérésére. Ha a feszültségellenőrző nem világít, akkor áramellátási hiba lehet, például kiolvadt a biztosíték. Ha a feszültségvizsgáló kigyullad, a tápellátás jó, és a megfelelő mágnesszelep, kontaktor vagy vezeték hibás. Ha a rendszer a mágnesszelep, a kontaktor és a vezetékek hibaelhárítása után sem működik megfelelően, használjon multimétert: csatlakoztassa az egyik szondát a megfelelő kimeneti közös terminálhoz, a másikat pedig a megfelelő PLC kimeneti ponthoz. Ha a mágnesszelep továbbra sem működik, ez a kimeneti vezeték hibáját jelzi.
Ha a mágnesszelep ezen a ponton működik, a probléma a PLC kimeneti pontjában van. Mivel a feszültségvizsgáló időnként téves értékeket ad, egy másik módszer is használható az elemzéshez: állítsa a multimétert a feszültségtartományra, és mérje meg a feszültséget a PLC kimeneti pontja és a közös terminál között. Ha a feszültség nulla vagy nullához közeli, a PLC kimeneti pontja normális, és a hiba a perifériás áramkörben van. Ha a feszültség magas, az azt jelzi, hogy ennek a kivezetésnek az érintkezési ellenállása túl magas, és megsérült. Ezenkívül, ha a jelzőfény nem világít, de a megfelelő mágnesszelep, kontaktor stb. működik, ez azt jelezheti, hogy a kimeneti kapocs túlterhelés vagy rövidzárlat miatt kiégett. Ebben az esetben válassza le a külső vezetékeket a kimeneti csatlakozóról, és az ellenállási tartományra beállított multiméterrel mérje meg a kimeneti kivezetés és a közös kivezetés közötti ellenállást. Ha az ellenállás alacsony, az azt jelzi, hogy az érintkező hibás; ha az ellenállás végtelen, az azt jelzi, hogy az érintkező sértetlen, és valószínűleg a megfelelő kimeneti jelzőfény a probléma.
IV. Programlogikai levonás
Az iparban általánosan használt PLC-k számos típusa létezik. Alacsony-végű PLC-k esetében a létradiagram utasításai nagyrészt hasonlóak; a közepes és felső kategóriás-modelleknél, mint például az S7-300, sok program nyelvi táblázatokban van megírva. A gyakorlati létradiagramoknak tartalmazniuk kell kínai szimbólumokat; egyébként nehezen olvashatók. Ha általánosan ismeri a berendezés folyamatát vagy működési eljárásait, mielőtt megvizsgálná a létradiagramot, könnyebb lesz értelmezni. Az elektromos hibaelemzés során általában a fordított nyomkövetési módszert alkalmazzák,{10}}más néven visszakövetési módszert. Ez magában foglalja az I/O megfelelési táblázatot a PLC hibapontnak megfelelő kimeneti reléjének megkeresésére, majd a működését kiváltó logikai kapcsolatok visszakeresésére. A tapasztalatok azt mutatják, hogy egyetlen probléma azonosítása után a hiba általában kizárható, mivel ritkán fordul elő két vagy több hibapont egyszerre egy eszközön.
A PLC hibáinak diagnosztizálása
Általánosságban elmondható, hogy a PLC-k rendkívül megbízható eszközök, nagyon alacsony hibaaránnyal; azonban külső tényezők is okozhatják ezek meghibásodását.
A 220 V-os tápegységgel rendelkező közelítő kapcsoló két bemeneti jelérintkező vezetéke egy 4-eres kábelen osztozik a kapcsoló 220 V-os tápvezetékeivel. Amikor a kapcsoló meghibásodott, és egy villanyszerelő kicserélte, tévedésből kicserélték a tápegység nulla vezetékét a PLC közös bemeneti vezetékére. Emiatt három PLC bemeneti pont kiégett, amikor az áramellátás helyreállt.
Egy másik alkalommal a rendszer táptranszformátorának nullavezetékében a korrózió megszakadt, aminek következtében a PLC 220 V-os tápellátása 380 V-ra emelkedett, ami kiégette a PLC alján lévő tápmodult. Az ezt követő egyenirányítás során egy 380/220V-os leválasztó vezérlő transzformátor került beépítésre.
A Siemens S7-200 PLC-n a kimenetek közös csatlakozói 1L, 2L stb. jelöléssel vannak ellátva, míg a működő terminálok AC L1 N jelöléssel vannak ellátva. A +24V tápegység jelölése L+M. Ez könnyen zavarhoz vezethet a kezdők vagy a kevés tapasztalattal rendelkezők számára. Ha az L+M-et tévesen a 220 V-os tápegység kivezetéseinek tekinti, a PLC 24 V-os tápegysége megsérül a tápfeszültség bekapcsolásakor.
A PLC, CPU vagy hasonló komponensek hardveres károsodásának vagy a szoftver futásidejű hibáinak valószínűsége gyakorlatilag nulla. A PLC bemeneti pontjai szintén valószínűleg nem sérülnek meg, hacsak nem nagyfeszültségű behatolás okozza. A PLC kimeneti relék alaphelyzetben nyitott érintkezői nagyon hosszú élettartamúak, feltéve, hogy nincs rövidzárlat a perifériás terhelésben vagy olyan tervezési hibák, amelyek miatt a terhelési áram túllépi a névleges tartományt. Ezért az elektromos hibák hibaelhárítása során a hangsúlyt a PLC perifériás elektromos alkatrészeire kell helyezni. Ne feltételezze automatikusan, hogy a PLC hardver vagy program hibás. Ez kulcsfontosságú a hibás berendezés gyors javításához és a gyártás folytatásához. Következésképpen a PLC-vezérlő áramkör elektromos hibáinak elhárítása során nem magára a PLC-re kell összpontosítani, hanem a vezérlőáramkörben lévő perifériás elektromos alkatrészekre.