Неизправностите в аналоговите сигнални изходи обикновено произтичат от полеви смущения, грешки в окабеляването или неправилна конфигурация. Сред тях случаите, при които задвижване с променлива честота (VFD) пречи на аналоговите канали на PLC, са най-често срещаните; такива проблеми могат да бъдат ефективно разрешени чрез инсталиране на модул за изолиране на сигнала.
I. Класически казус: PLC 4-20mA изход не успява да управлява VFD
Феномен на грешката
В конкретна автоматизирана производствена линия Siemens S7-1200 PLC използва аналогова изходна точка (AO) за генериране на токов сигнал 4-20 mA, предназначен да контролира старт/стоп операцията на Siemens VFD. Въпреки това VFD остава без отговор, което не позволява на полевото оборудване да работи при променливи скорости.
Процес на отстраняване на неизправности
Първоначално подозрение: Грешка на AO модул
Използван е мултицет за измерване на изходните клеми на PLC; показанията показват, че сигналът 4-20 mA е наличен и нормален, като по този начин се изключва всякаква хардуерна повреда на модула.
Тестване с резервен VFD
След смяна на VFD с идентичен модел, проблемът продължава, което потвърждава, че няма грешки във входните клеми на VFD.
Проверка с помощта на стандартен източник на сигнал
Ръчен генератор на сигнали беше използван за директно въвеждане на сигнал 4-20mA в VFD. VFD стартира нормално, демонстрирайки, че както контролната логика, така и задвижващият механизъм функционират правилно.
Локализиране на източника на смущения
Въз основа на цялостната оценка беше установено, че високо{0}}честотните хармоници, генерирани от VFD, се връщат обратно през сигналните линии към аналоговите канали на PLC, което води до изкривяване или потискане на сигнала.
Решение
Между аналоговия изходен канал на PLC и VFD е инсталиран модул за изолиране на сигнала (модел TA3012):
Входни клеми 5 и 6 бяха свързани към AO модула на PLC.
Изходни клеми 1 и 2 бяха свързани към контролните клеми на VFD.
Външно 24VDC захранване беше свързано към клеми 3 и 4, за да осигури захранване на модула.
След инсталацията VFD реагира успешно на управляващия сигнал и системата поднови нормалната си работа.
Анализ на първопричината
VFD генерира значителни електромагнитни смущения (EMI) по време на работа.
Сигналните линии нямаха изолация, позволявайки на смущението да се проведе по веригата обратно към изходния етап на PLC.
Аналоговият изходен модул притежаваше ограничен имунитет към смущения в общ{0}}режим, което доведе до „заглушаване“ на изходния сигнал от шума.
Ключови изводи: В системи, където PLC и VFD споделят общ контролен контур, е наложително да се инсталират изолиращи модули на аналоговите канали, за да се блокира пътя на разпространение на смущенията.
II. Разширен казус: Сигналът от сензора за налягане показва положително линейно отклонение
Феномен на грешката
В система, включваща 10 помпи с високо-налягане в работилница, помпа №. 8 показа аномалия: когато налягането беше настроено на 40 kg, действителното отчитане на обратната връзка достигна 70 kg; по подобен начин, когато е зададено на 80 kg, действителното отчитане е 110 kg. Този модел показва постоянно положително линейно отклонение.
Процес на отстраняване на неизправности
Сензорът беше сменен на друга позиция на помпата, където функционираше нормално; това изключва повреда в самия сензор.
При проверка беше открито, че както отрицателният извод на сензора, така и неговият екраниращ слой са свързани едновременно към извод "М" (общ аналогов вход) на PLC.
След изключване на екраниращия слой от PLC терминала и заземяването му отделно, повредата изчезна.
Анализ на първопричината
Дву{0}}проводният сензор получава захранването си от 24 V от PLC, като неговият отрицателен извод служи като изходна точка на сигнала.
Когато екраниращият слой е късо-свързан към отрицателния извод, токовете на смущение-генерирани от индуцирана електродвижеща сила-се наслагват върху сигналната верига.
Това кара входния ток да надвиши действителната стойност, което води до "фалшиво" отчитане на налягането.
Коригиращи мерки
Екраниращият слой трябва да бъде заземен в една точка в края на полевото устройство; не трябва да споделя обща земя със сигналните проводници.
Използвайте модул за изолиране на сигнала, за да прекъснете всички потенциални заземителни вериги.
Внедрете алгоритми за софтуерно филтриране (напр. инерционно филтриране от първи-порядък) в рамките на PLC програмата.
