切纸机PLC电源故障的分析与处理.pdf

验 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 4 ． 0 6 ． 0 5 8 切纸机P L C电源故障的分析与处理 方朝顺 广东省粤东高级技工学校， 广东汕头 5 1 5 0 4 1 摘要以印刷厂切纸机的一次电气故障的检修为例 ，介绍了切纸机出现整机不能工作的故障后，如何根据故障现象先分析和判 断可能的原因，然后施行检查，通过维修处理使切纸机恢复正常工作的检修过程。同时结合该故障实例对三菱F X 1 S 一3 0 M R P L C 内部电源电路的工作原理和故障分析方法进行总结，以供交流推广。 关键词切纸机 ；P L C电源；故障分析 中图分类号 T P 2 0 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 4O 60 2 1 2一O 3 Pa p e r Cu t t e r P LC Po we r Fa i l u r e An a l y z i n g a n d Pr o c e s s i n g F ANG C h a o - s h u n E a s t G u a n g d o n g S e n i o r V o c a t i o n a l S c h o o l o f G u a n g d o n g P r o v i n c e ，S h a n t o u 5 1 5 041 ，C h i n a Ab s t r a c t T hi s p a p e r t a k e s a n e l e c t ric a l f a u l t ma i n t e n a n c e o f t h e p r i n t i n g p a p e r c u t t e r a s a n e x a mp l e， i n t r o d u c e s h o w t o a n aly z e a n d j u d g e a c c o r d i n g t o t h e f a u l t p h e n o me n o n w h e n t h e p a p e r c u t t e r c a n t w o r k，t h e n p e r f o r m i n s p e c t i o n ，t h r o u g h t h e r e p a i r p r o c e s s t o ma k e p a pe r c u t t e r r e s u me n o r mal wo r k p r o c e s s ． At t h e s a lne t i me ， c o mb i n i ng wi t h a n e x a mp l e，t h e Mi t s u b i s h i PL C F X1 S一 3 0 MR i n t e r n a l p o we r s u p p l y c i r c u i t p rin c i pl e a n d f a u l t a n a l y z i n g me t h o d i s s u mma riz e d ． Ke y wo r ds p a p e r c u t t e r ； PL C p o we r s u p p l y； f a i l u r e a n a l y z i n g 切 纸机械 是 印刷 和包装 行业 最常用 设备 之 一 。切纸机完成的最基本动作是把待裁切的纸送 到指定位置 ，然后进行裁切。本文提及的印刷切 纸机是用P L C高速计数器功能结合变频器多段速 功能实现定位控制，并利用人机界面进行裁切参 数设 定 和完成手 动操控 的 。送 纸 由进给 电机控 制 ，进给过程 中 ，P L C接收到表征运送距离 的脉 冲数并与设定数值进行比较，当脉冲数与设定数 值相等 ，即纸达到设定位置时 ，断开进给电机 电 源，同时由电磁离合制动器对推进系统惯性进行 刹车制动，实现精确定位。因切纸机应用了人机 界面，一些手动动作，如前进、后退 、换刀等都 通过人机界面实现 ，不需占用 P L C 输入点，因此 设备制造厂家从实用、够用的原则考虑 ，切纸机 的P L C选用 了三菱的F X1 S一3 0 MR小型机。 在应用P L C 控制器的生产机械中，P L C 作为 一 种重要的工业控制装置，它的软件和硬件技术 收稿 日期 2 0 1 40 21 4 都 比较成 熟 ，工 作可靠 性高 ，故 障率低 ，但作 为一种 电器工作 过程 出现故 障却是不可避免 的。由于P L C 控制器的供应公司对内部电路资料 及技术保密的原因，一旦P L C出现故障一般只能 交还原公司维修或更换 ，维修周期长且成本高， 这不利于设备维护和使用 ，影响用户正常的生 产，造成损失。因此生产企业本身的设备维护人 员能否掌握一定的P L C 硬件故障排除能力就显得 非常的重要。 1 切纸机故障的出现 这是在笔者参加单位组织的 “ 教师赴企业参 加生产实践活动”期间实践企业 某印刷厂的 一 次生产设备 切纸机维修实例。切纸机出现 故 障后 ，通过 向厂方切纸机设备操作人员了解询 问得知 该切纸机在工作过程中突然整机不能工 作 ，人机界面上显示的实时数据不正常 ，所有触 摸按钮不起作用 ，但切纸机上电源指示正常。 方朝顺切纸机 P L C电源故障的分析与处 理 l 检查分析及排除过程 据故障现象的特点，经外部检查后决定通 ，此时发现切纸机 配电箱 内的 P L C控制器 源指示灯不亮 ，用万用表检查控制器交流 输人端 L 、N间的电源电压为零，再顺着线 E ，发现2 2 0 V外部电源熔断器2 A 熔管熔丝 进一步确认 P L C 2 2 0 V输入端子无短路 现 卸解去 P L C控制器输出外接 电路 ，更换熔 目 电再试 ，此时测得 2 2 0 V输人端子 的电源 常了，但P L C 控制器上的电源指示灯仍然 仔 细辨 听时 ，发现 P L C内部伴 有 间歇性 。’ 声，初步判断是P L C 控制器有故障，而且 电路部分故障可能性最大。 } 该切 纸机配电箱 内的三菱 P L C拆下 ，同时 疋 出如 图 1 所示 的P L C开关 电源板并先做重 0 ，该 P L C的电源电路板通过插针与主板插 ； 。通过对 电路板的仔细观察和万用表的辅 ，得 出 了插 座各 针脚 功能 。其 中插 针 的 } 9 为工频 2 2 0 V电源输入 ；5 、6 脚 为2 4 V输 } P L C主板供电 ；4 、7 脚是 x端子的D C 2 4 V 搞清楚了插座针脚后 ，就开始对 电路进行 。将端子 5 、6 脚间接一 只 2 4 V ／ 5 W灯泡 ， 负载。2 、3 脚输入 2 2 0 V电源，此时仍可 】 歇性 “ 吱吱”声 由开关变压器发出 ，灯 E 。至此 ，可以确定故障就在电源电路上， 6 脚为2 4 V输 出已经 由假负载代替 ，怀疑输 滤波回路存在严重 的过载或短路 ，进而拆 电容器 C 1 0 ，再试 ，“ 吱吱”声消失 ，灯泡 出正常 。用万用表电阻档检查 C 1 0 发现 阻 图 1 三菱F X1 S一3 0 MR的P L C 开关电源板 值很小 ，表明已经严重漏电，更换同规格电容器 后试电，电源板工作正常，将 P L C 恢复安装并试 电也正常 。到这里 ，P L C的故障排除完毕 ，接着 还原连接好切纸机线路 ，再通 电试车 ，切纸机完 全恢复正常工作。 3 P L C电源故障排除总结 为更清楚地表达上述切纸机故障分析排除过 程 ，以及为后续 P L C电源故障维修积 累资料 、为 其他同行提供参考，本人通过对电路实板的测量 和查阅相关资料绘制出图2 所示的开关电源电路 原理 图。下 面结合 图2简述一下 P L C开关 电源 电 路的工作原理和故障分析处理方法。 3 ． 1 三菱 F 3 S - 3 0 MR的 P L G开关电源电路工作原 理 交流 2 2 0 V电源从 P L C电源板 2 、3 针脚输 入 ，经快速熔断器 F 1 、Cl 、L l 、C 2 及 C 4 滤波 电 路 后 由 D S 1 、C 5整流 滤 波得 到 约 2 8 0 V直 流 电 压 ，此 直流电压一路经 开关变压器 T B1 绕组 1 加 至I C 1 功率振荡模块S T R G 6 5 5 1 的l 脚 ，给内接功 率开关管 MO S 的源极加 电 ，另一路经 R1 、R1 1 、 D 5 获得 3 0 V稳定 电压 ，再经 R1 2 、C 8 、C 1 2 送人 I C 1 的 4 脚 ，提供起振 电压和 电流 。开关变压器 T B 1 的绕组2 的输出经R 8 、C 1 5 、D 3 整流及滤波后 为I C 1 提供工作电源，P L C 的主电源由T B 1 的绕组 3 输出经 D 4 、C 1 0 、C 1 6 整流滤波后获得 。 R 9 用 于对输 出电压采样后 与 2 4 v稳压器件 I C 2 提供 的 电压基准进行 比较 ，比较结果通 过光耦器 P C 1 送 人 I C 1 的5 脚 反馈电压输人脚 ，控制开关管通 断频率，从而实现稳定输出电压。 R 2 是I C 1 内部C M O S 开关管工作电流采样电 阻 ，若 R 2 上压降到达某一阀值时 ，I C 1 电路停振 保护；当输入电压过高、电压采样电路出现异常 或 D 1 击穿时，电压会被送入 I C 1 的5 脚 ，使开关 电源停振，保护了后续电路不致于损坏。D 6 并接 于T B 1 线圈 1 ，起续流作用 ，对I C 1 进行保护。 3 ． 2 P L C开关电源故障维修总结 在P L C 的硬件故障中，开关电源的故障率比 较高，为能给其他人员进行故障维修时提供参考， 现将开关电源故障排除的思路和方法总结如下。 本文中切纸机的P L C 控制器故障现象是P L C 控制器上的电源 P O WE R 指示灯不亮，这种故 障除了供电电源输入异常外，就是P L C 开关电源 匦蕊盈堑 l 交流 图2 l一菱F Xl s 一3 0 MR的P L C开关电源电路原理图[ 2 】 出现故障 ，使 电源无输出。电源无输 出的主要原 因有 S T R G 6 5 5 1 中的开 关管损坏 、电源本身停 振 、负载过重导致保护电路动作 、控制 电路失常 等。为缩小故障范围，确定具体故障回路和故障 点 ，可分几步进行。 1 先检查外部 2 2 0 V供 电是否正 常 、F l 保 险丝是否熔 断 、T HI 是否断路 。这里有一种 常见 故 障是 通 电就 烧保 险管 。通 电就烧 保 险管 的故 障 ，一般发生在开关变压器之前的电路部分。检 查时应先观察印制板上有无发黑 、碳化 、断裂的 器件或区域，若有则应首先进行清理和更换。然 后重点检查 C 2 、C 5 、D S 1 、D 5 、C 8 乃 I C 1 是否有 漏 电或击穿 ，最好能用替换法进行判断 ，因有的 器件只有在高电压 的作用下才暴露出问题 ，用万 用表 电阻法检 查是无法判断 的。接着检测 D 5和 D S 1 是否被击穿 ，开关 变压器 的初级 的级间短路 也是检查 的范围。 2 若外部 2 2 0 V供 电、F l 和 T H 1 正常。可接 着将稳压回路开路 ，看电源电路能否起振，若能起 振，说明满足起振条件的四个回路直流2 8 0 V供 电回路 、振荡 回路 、正反馈和工作电源供给回路正 常、负载回路也基本正常 ，应重点检查稳压回 。 3 若仍不能起振，说明故障在上述的四个 回路中。实际修理时， 可用万用表打电压挡接在 I C 1 的4 脚与地之间，观察表针有无摆动。如果万 用表表针摆 动 ，则说明电源高压及振荡 电路工作 基本正 常 ，只是 处 于 自保状 态 。若 没有 闪烁摆 动 ，则说 明电源未起振 ，这时可先检查 I C 1 的 1 脚 有无2 8 0 V左右的直流电压。若有则检查反馈供 电 D 3 、C 1 5 、R 8和 变压 器 T B 1 绕组 2间有无 回 路 ，若 这些 器件 都 正常 ，则 有可 能是 I C 1已损 坏。如果 I C 1 的 1 脚有 2 8 0 V左右 的直流电压 ，再 测c 5 两端有无电压。若有，则变压器绕组 1 有可 能断路；若无 ，再检查桥堆D S 1 是否断路，交流 端有无 2 2 0 V左右的交流 电压 。 常见 的故障有 保护 电路异常 ，如 D1 击穿 ， 将主回路电压直接加到 I C 1 的5 脚 ，而使开关管停 振；D 6 击穿漏电，相当开关压器并联了一个极重 的负 载 ，使 感 生 电 压 幅 度 不 足 而 停 振 ；R 1、 R1 1 、D 5 、 C 8 、C 1 2起振 回路参数变异 或 I C 1 中 的开关管不 良。此时需要进一步检查确认 。 4 在本文实例中 P L C控制器 出现有间歇性 “ 吱吱”声的故障，此为开关电源典型故障，这时 为确定 故障具体部位 ，可用 “ 假 负载法 ”检查 。 方法是先断开负载 回路 ，用一合适的假负载 如 灯泡 代替 ，然后再试 ，若 “ 吱吱”声 消失 、输 出电压正常，则故障就在负载回路。本文切纸机 P L C控制器 的故 障原 因就是 负载侧 电路 C 1 0严重 漏电引起故障的，当D 4 、C 1 0 不良或后续电路有 短路故障，就会使开关管电流采样电阻上压降升 高，电路表现为停振或起振困难 ，即问歇振荡发 出 “ 吱吱”声，而使电源做出停振动作。 5 两种故障检修方法的说 明 1 “ 假负载法” 在采用时 ，应特别注意几个 下转 第2 3 8页 耸验霉 _ 3实例 分析 广东东莞沙角 c电厂拥有三台6 6 0 MW火力发 电机组 ，3 号机组于 2 0 1 2 年底开始进行大修 ，大 修中采用喷丸技术对转 子 、隔板等通流部件进行 除垢 ，为防止转子喷丸除垢后平衡恶化以及降低 大修前转子过临界振动值对高 、中 、低 四条汽轮 机转子进行 了低速动平衡 。动平衡采用 AL S T O M 瑞士分公司设计生产的具有机加工能力的移动式 动平衡 台以及 F F T数据采集及信号分析仪 V I B X ． P E R T 。平衡数据如表 1 所示 2 0 1 3 年 1 月 2 3日，3 号机组大修后首次 冲转 ， 升速过程中各瓦过临界转速轴振均小于6 0 Ix m，带 满负荷后 ，除 1 号 、1 O 号瓦轴振 6 0 m外 ，其他 瓦轴振均小于6 0 Ix m，各瓦温度均小于 1 0 0 c C，瓦 温以及轴振均达到 3 机 的历史最好水平 。 4 结束语 1 对 于大 多 数 1 ． 4 n c r 1n0 ． 7 n 2 n c r 】 、 n ， 分别为转子的第一 、二阶临界转速 的转子 ， 实践证 明，只进行刚性转子平衡就能保证工作转 速下的稳定运行 。 2 进行低速动平衡时应考虑转子的一 、二 阶振 型曲线 ，对 于其质量大部分在轴承跨 内的转 子 ，原则上不平衡力应在中部 重心附近 校正 ， 力偶不平衡在两侧校正 ，这关系到结果的好坏。 3 在动平衡 台上进行低速动平衡时应让转 子连续运转 时间不少于 1 h ，消除转子 原始静弯 曲，待振动数据稳定后再进行读数，最好测量2 3 次取平均值效果更佳。 参考文献 [ 1 ]周仁睦． 转子动平衡原理、方法和标准 [ M]． 杭 9 Il 杭 州工业汽轮机研 究所 ，1 9 8 3 ． [ 2 ]施维新，石静波． 汽轮发电机组振动及事故 [ M]． 北 京中国电力出版社 ，2 0 0 8 ． 第一作者简介郑大鹏，男，1 9 8 2 年生，辽宁凌海人，大 学本科，工程师。研究领域 发电运行。 编辑 王智圣 - - - - * 一 - - - 一 - - - - ● 一- ● 一- ● 一 - 卜- 卜- 卜一 ’ 一 - 卜- - ’ 一 - 卜- - 一 - 卜- ’ 一 - ● 一- 卜 _ - ● 一 - ’ 一- 一- ● 一 - 上接 第2 1 4页 问题 ①断开负载 ，接入假负载时 ，应清楚要 断 开哪里，是只断开了输出电路 ，还是连同某些保 护电路也同时断开了，切不可将取样电路也断 开 ；② “ 假负载”不是实际电源负载 ，接人假负 载时 ，电源输 出正常 ，不能百分之百地说 明电源 正常，同样 ，接入假负载时，电源输出电压比正 常低也不能完全说 明电源不正常。 2 电阻法 这是应 用最广泛 的检测方法 之 一 ，也是最安全的。电阻法分在线测量和开路测 量两种。在线测量的元件阻值应小于或等于其实 际阻值 。通过测二极管 、三级管的P N结正 、反 向 阻值，集成电路的引脚对地阻值 ，电阻阻值，电 感元件的通断 ，电容的充放电情况等 ，可判断元 件是否开路 、击穿短路 、虚焊或变质 。 4结束语 当P L C控制器出现故障后 ，许多情况下是可 以修复的，不要动不动就将其报废掉。在本次印 刷切纸机故障维修中，因能找到故障的原因，迅 速排除故障 ，前后不够 1 ． 5 小时就恢复了系统的运 行 ，使生产只受较小 的影响。若将 P L C送修 ，据 厂方人员介绍 至少需要一个星期的时间，若是购 买更换新 的P L C，则将花费 1 5 0 0 元左右 ，而本次 维修只是更换 了不足 1 元 的电容器 ，因此维护人 员掌握 P L C 硬件故障的诊断和排除方法是非常重 要和必要的。但是，由于目前P L C 生产商对维修 资料的封锁及专用元器件的使用 ，给维修工作增 加 了许多困难 ，希望本文的维修实例能给读者提 供参考。同时应强调的是，P L C的维修应重点放 在平时 以防为主 ，不要等到出现严重故障时再 进行维修 ，定期对 P L C系统进行维护和检查显得 更加重要。 参 考文献 [ 1 ]百度 文库． S T R G 6 6 5 1 、S E 0 2 4 N P D F资料[ E B ／ O L ]． h t t p／ ／ we n k u ．b a i d u ． c o m． 2 0 1 0 ． [ 2 ]旷野之雪． 三菱P L C开关电源图纸及检修 [ E B ／ O L ]． h t t p／ ／ we n k u ． b a i d u ． e o m． 2 0 0 8 ． [ 3 ] 旷野之 雪．欧姆龙 P L C开 关电 源维修[ E B ／ O L ]． h t t p／ ／ we n k u ． b a i d u ． t o m． 2 01 2 ． [ 4 ]百度文库． 变频器开关电源故障检修五例 [ E B ／ O L ]． h t t p／ ／ we n k u ． b a i d u ． e o m． 2 01 1 ． [ 5 ]三菱电机． F X1 S 微型可编程序控制器使用手册 [ z ]． 2 O0 6． 作者简介方朝顺，男，1 9 7 5 年生，广东惠来人 ，大学本 科。研究领域机电一体化 、电气 自动化控制。已发表论 文2 篇。 编辑 王智圣