滌綸短纖維裝置故障分析范文

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《電氣傳動自動化雜志》2014年第三期

1原因分析

通過對PLC系統的故障診斷信息進行仔細分析，發現故障發生和恢復返回的時間均為毫秒級，有的甚至為幾十毫秒。在短時間內幾乎無法判斷變頻器故障和PLC故障的先后順序，這使得故障分析處于停滯狀態。但是通過查閱相關資料發現使用“drivemoniter”軟件中的“trace”功能，對分析故障原因起到了關鍵作用。首先介紹一下“trace”功能的使用：在ONLINE模式下點擊TRACE圖標，→進入TRACE畫面→點擊SETTING→進入SETTING對話框→在對話框的左半部分選擇想檢測的連接器（K或B）,在右半部分的上半部分設定采樣周期,在下面部分選擇觸發條件→保存→點擊START,然后等待觸發激活后即可記錄曲線數據。“trace”功能是“drive－moniter”軟件中的亮點,它完全可以替代示波器的功能,而且相比普通示波器有以下優點：①保存數據,并具有打印功能；②最多可同時監控10個數據,并以不同顏色的曲線顯示；③可監控K或B連接器的狀態；④采樣時間可以選擇設定，最短采樣周期可以達到5ms。為了獲取第一手信息采取長期在線連接變頻器，并將變頻器故障報警信息作為數據采樣的觸發條件，采集到變頻器發生故障時的歷史數據曲線，通過對這幾次的曲線情況進行比較，針對變頻器發生F011（變頻器過流報警）進行了認真分析。

如圖1所示為變頻器故障數據曲線。圖1中1為輸出電流曲線；2為輸出實際速度曲線；3為變頻器U相輸出電流波形。通過對以上兩次變頻器故障時采樣的數據曲線進行比對不難發現，這兩次的故障曲線基本一致。主要表現在：①輸出電流曲線1在變頻器報警點時間后延時幾十毫秒變為零；②輸出實際速度曲線2在變頻器報警點時間變為零；③變頻器輸出電流波形曲線3出現在故障時間點前100ms的時間段內沒有曲線記錄的情況，而在故障點則出現2－3倍于正常波形幅值的曲線。首先，針對記錄曲線所反映的現象，通過查看變頻器矢量大全中的矢量圖可以發現，輸出電流（outputAmps）曲線1所采樣的數值為變頻器輸出電流互感器反應的電流值，通過計算后又經過一個2s的濾波延時后才送給連接量k0022（輸出電流值），而輸出實際速度曲線2則是直接采用了變頻器的實時頻率進行計算而未進行濾波直接送到連接量上。因此這就解釋了曲線圖中輸出電流曲線1滯后于速度曲線的原因。變頻器的輸出電流矢量圖如圖2所示。

變頻器輸出電流波形曲線3、4分別是通過變頻器輸出電流互感器采集到的Phase1和Phase3的電流值通過控制板進行模數轉換后送給相應的連接量，通過連接量顯現為曲線圖中的正弦曲線。其矢量圖如圖3所示。針對這兩次同時出現電流波形曲線3、4在故障時間點前幾十毫秒左右的時間段內沒有曲線記錄的情況進行分析，研究發現沒有曲線記錄的這段時間是因為電流互感器沒有采集到電流數據導致的，而造成這種現象是因為變頻器的輸出接觸器出現了瞬間的釋放斷開。斷開的這段時間電流互感器檢測不到電流因此沒有曲線記錄，但是這段時間變頻器一直處于正常輸出狀態，而當接觸器瞬間吸合時相當于電機全壓啟動，其瞬時電流峰值必然會很大，這就是圖1中在變頻器發生故障的時間點出現的2－3倍于正常波形幅值的曲線。當這個波形峰值達到或超過變頻器的過流報警閥值時，變頻器便發送故障指令F011（變頻器過流）來關斷變頻器的輸出，從而導致本次事故的發生。分析變頻器的輸出接觸器為何出現瞬間的吸合狀態，由于變頻器的輸出接觸器的線圈是通過PLC的輸出點控制的，因此將PLC系統作為突破點，通過查看PLC系統的診斷信息來分析其原因。

在正常狀態下PLC運行時的工作步驟如圖4所示。PLC正常上電啟動后會執行一次OB100啟動塊，然后CPU不斷循環操作以下三個主要部分：①CPU檢查輸入信號的狀態并刷新過程映象輸入表；②執行用戶程序；③把過程輸出映象輸出表寫到輸出模塊。在每個掃描周期，CPU檢查輸入和輸出的狀態。過程映象輸入表建立在CPU存儲器區，所有輸入模塊的信號狀態存放在這里。而PIQ過程映象輸出表包含程序執行的結果值，掃描結束后傳送到實際輸出模塊上，如圖5所示。

當PLC發生通訊中斷時，其無法訪問映象區內的數據，CPU會將其存儲區內的輸入輸出信號置為“0”，一旦通訊恢復正常CPU繼續執行用戶程序，按照程序進行輸入輸出分配。由此調取了發生故障時增壓泵變頻器所在的ET200發生的故障信息，如圖6所示為截取的部分具有代表性的報警信息。通過對診斷信息的分析認為是由于PLC與變頻器所在的ET200模塊發生通訊后出現掉站現象，直接導致其在過程映像區內的數據無法正常訪問，致使ET200的輸入輸出點均為“0”，而變頻器的輸出接觸器線圈是由PLC的輸出點來控制的。因此，當增壓泵變頻器所在的ET200模塊出現瞬時的通訊中斷后，其輸出點輸出為“0”，導致其所控制的接觸器斷開，而當通訊恢復正常后其輸出恢復到正常狀態“1”，接觸器吸合，而接觸器瞬間的斷開吸合會產生一個很大的電流峰值，當峰值達到變頻器的報警閥值時變頻器故障停車。

2處理措施

本次故障其根本原因在于如何解決PLC的通訊問題，一旦PLC的通訊問題解決上述問題也不復存在了，因此對變頻器所在的ET200M進行改造，將增壓泵變頻器所在的ET200M從站取消，將其從站所有的輸入輸出點全部引至PLC的主機架的輸入輸出卡上，這樣就不會出現ET200M的通訊故障導致的掉站現象。改造后將從系統結構和控制原理上避免了通訊故障的產生，確保短絲裝置的安全穩定運行，徹底擺脫通訊故障對短絲生產的長期困擾。

作者：張欣然張薇單位：中國石化股份有限公司天津分公司化工部