化工企業(yè)PLC系統(tǒng)誤動(dòng)作停車(chē)故障原因分析及對(duì)策

1 引言

現(xiàn)代化工企業(yè)為了確保安全生產(chǎn)設(shè)計(jì)有基于plc技術(shù)的esd安全聯(lián)鎖停車(chē)系統(tǒng)。當(dāng)工藝過(guò)程中發(fā)生超溫、超壓、超液位等危險(xiǎn)情況下，plc系統(tǒng)準(zhǔn)確停車(chē)，確保化工生產(chǎn)過(guò)程不發(fā)生著火、爆炸等重大事故。

但是如果plc聯(lián)鎖系統(tǒng)自身故障干擾等原因，可造成系統(tǒng)非正常停車(chē)，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)有時(shí)是重大的損失。作者從事plc聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)技術(shù)改造幾十年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以下幾種問(wèn)題提出自己的看法與觀(guān)點(diǎn)，供同行參考。

2 故障原因分析及對(duì)策

2.1 硬故障造成停車(chē)

(1)接線(xiàn)松動(dòng)造成停車(chē)。大部分plc系統(tǒng)外部接線(xiàn)方式為正常帶電吸合，斷電停車(chē)，顯然，接線(xiàn)螺絲松動(dòng)，就可以造成停車(chē)故障。這種停車(chē)故障占企業(yè)停車(chē)的大多數(shù)，平時(shí)注意維護(hù)，有檢修機(jī)會(huì)注意檢查線(xiàn)路，緊固接線(xiàn)螺絲，則可以避免。

(2)繼電器、按鈕觸頭松動(dòng)造成停車(chē)。繼電器、按鈕等接觸觸點(diǎn)是靠彈簧壓力來(lái)保持緊密接觸。當(dāng)使用時(shí)間長(zhǎng)或產(chǎn)品質(zhì)量差時(shí)，彈簧過(guò)早出現(xiàn)疲勞而松動(dòng)，造成停車(chē)故障發(fā)生。

應(yīng)對(duì)措施是：

定期更換繼電器、按鈕等元器件;(有一機(jī)組繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)曾多次出現(xiàn)莫名其妙的停車(chē)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)繼電器觸頭接觸不良，更換繼電器故障消除)。

雙觸點(diǎn)并聯(lián)接線(xiàn)(對(duì)于斷開(kāi)停車(chē))。

(3)一次檢測(cè)元件的損壞造成停車(chē)。一次測(cè)量元件如：變送器、傳感器、壓力開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)、流量開(kāi)關(guān)等突然損壞，即可造成停車(chē)故障，應(yīng)對(duì)措施：

三選二方式：選用三個(gè)元件測(cè)量。三選二方式停車(chē)如壓力開(kāi)關(guān)等可采用此辦法。

二選二方式：選用二個(gè)測(cè)量元件測(cè)量。同時(shí)動(dòng)作時(shí)停車(chē)，如雙支熱偶、熱阻等。

二選一智能切換方式：選用二個(gè)測(cè)量元件測(cè)量，如雙支熱偶、熱阻等。一主一備，當(dāng)檢測(cè)主測(cè)量元件開(kāi)路時(shí)，自動(dòng)切換到備用測(cè)量元件工作。

定期更換：選用質(zhì)量高、可靠性高的一次測(cè)量元件定期更換，更換下來(lái)的測(cè)量元件可降級(jí)使用。

(4)plc本身硬件故障造成停車(chē)。由plc本身由于卡件損壞而引發(fā)停車(chē)，可采用：

cpu卡、i/o卡、通信卡雙冗余方式;

三個(gè)plc運(yùn)行在三選二方式;

三選二plc(如esd)。

2.2 通訊故障造成的停車(chē)

plc與dcs本身故障率很低，但plc與plc或plc與dcs間通訊故障發(fā)生率偏高。dcs內(nèi)停車(chē)聯(lián)鎖信號(hào)通過(guò)通訊口傳到plc進(jìn)行停車(chē)時(shí)，由于通訊中斷則發(fā)生停車(chē)大事故。應(yīng)對(duì)措施：

(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量少用通訊口傳遞聯(lián)鎖信號(hào)，可采用單plc控制系統(tǒng)或單dcs系統(tǒng)或dcs系統(tǒng)自帶esd子站系統(tǒng)。

(2)通過(guò)plc硬卡件i/o與dcs硬卡件i/o連線(xiàn)對(duì)接方式傳遞聯(lián)鎖信號(hào)。

(3)模擬信號(hào)可用隔離分配器一分為二，一路進(jìn)dcs顯示報(bào)警，一路進(jìn)plc聯(lián)鎖停車(chē)。

2.3 干擾故障造成的停車(chē)

(1)雷電造成的干擾。

裝在塔頂或高處的變送器、調(diào)節(jié)閥限位開(kāi)關(guān)容易受到強(qiáng)雷電的干擾，采取的對(duì)策是選用封閉式電纜金屬橋架，橋架之間焊接螺絲并用接地線(xiàn)連接，還要將接地線(xiàn)穿過(guò)穿線(xiàn)管與變送器保護(hù)箱焊接螺絲聯(lián)接。保護(hù)箱采用金屬保護(hù)箱。

(2)靜電造成的干擾。

i/o端子來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的電纜會(huì)積累靜電，有時(shí)靜電會(huì)很高，使plc輸入卡誤導(dǎo)通而引發(fā)停車(chē)。應(yīng)對(duì)措施：plc i/o端子并接電容以釋放靜電積累。

進(jìn)入plc控制室內(nèi)不穿防靜電服，穿化纖外衣，內(nèi)穿毛衣,在脫衣時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的靜電，對(duì)機(jī)柜放電，易造成plc死機(jī)故障，造成系統(tǒng)停車(chē)。要特別注意這種情況，機(jī)房重地，閑人免進(jìn)，并有規(guī)章可循。

(3)220v交流電壓對(duì)plc 24v i/o回路干擾造成停車(chē)。

plc 24v i/o回路(開(kāi)關(guān)量)大部分來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，24v線(xiàn)路與220vac線(xiàn)路出現(xiàn)并行走線(xiàn)或同穿一根電纜穿線(xiàn)管時(shí)，220vac大電壓對(duì)24v產(chǎn)生了干擾?？沙霈F(xiàn)plc開(kāi)關(guān)量卡輸入指示燈低頻爍動(dòng)或瞬間導(dǎo)通一下等故障現(xiàn)象而造成停車(chē)。應(yīng)對(duì)措施：

電纜橋架設(shè)計(jì)時(shí)，最好把4-20ma模擬量信號(hào)線(xiàn)、plc 24v i/o開(kāi)關(guān)量信號(hào)線(xiàn)、220vac電源線(xiàn)或信號(hào)線(xiàn)分槽敷設(shè)。

plc i/o端子上并接50-100μf電容，以釋放大的交流電信號(hào)。

plc采用220vac輸入卡件，以提高導(dǎo)通門(mén)坎電壓，增強(qiáng)抗干擾能力。

plc i/o開(kāi)關(guān)量回路供電電源采用隔離加凈化電源。

進(jìn)plc i/o開(kāi)關(guān)量輸入卡前加繼電器隔離，繼電器的抗干擾能力比plc卡強(qiáng)，可以有效阻斷干擾信號(hào)造成的誤動(dòng)作停車(chē)。

常開(kāi)觸點(diǎn)變成常閉觸點(diǎn)。正常生產(chǎn)中如果現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)是常開(kāi)的，閉合停車(chē)。這種觸點(diǎn)易受到干擾(因?yàn)檎殡妷盒??？梢圆捎萌∑涑ｉ]觸點(diǎn)，正常生產(chǎn)過(guò)程中閉合，斷開(kāi)停產(chǎn)，則抗干擾能力增強(qiáng)(因?yàn)檎殡娏餍?。