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Ｑ：垫 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 试论Ｐ Ｌ Ｃ过程控制常见故障分析及维护 刘彤军 （黑龙江省科学院自动化研究所 黑龙江哈尔滨 １ ５００９０） 摘要：为了延长ＰＬＣ控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计，也 就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采取措施。本文将对Ｐ Ｌ Ｃ过程控制系统故障分布规律进行分析。 关键词：ＰＬＣ过程控制故障维护 ： 中图分类号：Ｑ８１ １．２１ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ６７３—０５３４（２００７）０９（ｂ）一０１１０—０２ 为了延长ＰＬ Ｃ控制系统的寿命，在系 统设计和生产使用中要对该系统的设备消 耗、元器件设备故障发生点有较明白的估 计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最 容易出故障，以便采取措施。现以某厂特 种水泥１号线的Ｐ Ｌ Ｃ过程控制系统为例， 对Ｐ Ｌ Ｃ过程控制系统故障分布规律进行分 析，希望能对Ｐ Ｌ Ｃ过程控制系统的系统设 计和日常维护有所帮助。 部分的故障比例约为５％，现场控制设备的故 障比例约为９５％。 Ｐ Ｌ Ｃ过程控制系统故障分布的估计图 …如图２。 ２．３系统故障分析及处理 ２．３．１ ＰＬＣ主机系统 ＰＬ Ｃ主机系统最容易发生故障的地方一 般在电源系统和通讯网络系统，电源在连续工 作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避 免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外 部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素 之一。系统总线的损坏主要由于现在ＰＬＣ多 为插件结构，长期使用插拔模块会造成局 部印刷板或底板、接插件接口等处的总线 损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响 下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接 触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。 所以在系统设计和处理系统故障的时候要 考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备 的破坏。目前ＰＬＣ的主存储器大多采用可 擦写Ｒ ＯＭ，其使用寿命除了主要与制作工 艺相关外，还和底板的供电、Ｃ Ｐ Ｕ模块工 艺水平有关。而ＰＬＣ的处理器目前都 采用高性能的处理芯片，故障率已经大大 下降。对于Ｐ Ｌ Ｃ主机系统的故障的预防及 处理主要是提高集中控制室的管理水平， 加装降温措施，定期除尘，使ＰＬＣ的外部环 境符合其安装运行要求，同时在系统维修 时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为 的对主机系统造成损害。 ２．３．２ ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ端口 ＰＬＣ最大的薄弱环节在Ｉ／Ｏ端口。ＰＬＣ 的技术优势在于其Ｉ／Ｏ端口，在主机系统的 技术水平相差无几的情况下，Ｉ／Ｏ模块是体 现ＰＬＣ性能的关键部件，因此它也是ＰＬＣ损 坏中的突出环节。要减少Ｉ／Ｏ模块的故障就 要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其 使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保 护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干 扰源要进行隔离或处理。 ２．３．３现场控制设备 在整个过程控制系统中最容易发生故障 地点在现场，表２列出了现场中最容易出故障 的几个方面。 １系统故障的概念 系统故障一般指整个生产控制系统失 效的总和，它又可分为ＰＬ Ｃ故障和现场生 产控制设备故障两部分。Ｐ Ｌ Ｃ系统包括中 央处理器、主机箱、扩展机箱、Ｉ／Ｏ模块 及相关的网络和外部设备。现场生产控制 设备包括Ｉ／Ｏ端口和现场控制检测设备， 如继电器、接触器、阀门、电动机等。 ２系统的故障统计及分析处理 ２．１特种水泥１号线过程控制系统简介 ２０００年该系统改造时采用日本二菱公 司的Ａ２系列ＰＩＣ为核心组成的ＰＬＣ过程 控制系统。系统配置如图１。 该系统有２个集中控制室：窑尾控制室 和窑头控制室，其中窑头控制室为主站，２ 个现场工作站：窑尾生料自动配料工作站 和窑尾成球盘自动加水成球工作站，２个电 视监控系统：预热器进口下料监控和窑头 电视看火。现场工作站是的微机自动 控制系统，它与主站只进行模拟量的通讯 和开关量的联锁。主站与从站间采用帧同 步全双工通讯方式： ２．２系统故障数据的统计 该系统运行近３年来ＰＬＣ故障统计如 表１。 现场控制设备故障统计如表２ 经统计，系统故障共计１２６次，其中ＰＬＣ 的故障比例约为４．７％，现场部分故障比例约 为９５．３％，：对照其他ＰＬＣ过程控制系统的 故障数据，并考虑该系统运行时间不是很长， 该比例比较接近一般ＰＬＣ过程控制系统的故 障分布规律，有一定的普遍性。一般来讲ＰＬＣ １￡羹羹ｌｉｔｌｌ 第一类故障点（也是故障最多的地点）在继 电器、接触器。如该生产线ＰＬＣ控制系统的 日常维护中，电气备件消耗量最大的为各 类继电器或空气开关。主要原因除产品本 身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点 易打火或氧化，然后发热变形直至不能使 用。在该生产线上所有现场的控制箱都是 选用密闭性较好的盘柜，其内部元器件较 其他采用敞开式盘柜内＆ｎｂｓｐ Ｉ元器件的 使用寿命明显要长。所以减少此类故障应 尽量选用高性能继电器，改善元器件使用 环境，减少更换的频率，以减少其对系统运 行的影响。 第二类故障多发点在阀门或闸板这一 类的设备上，因为这类设备的关键执行部 位，相对的位移一般较大，或者要经过电气 转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位 置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门 或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各 环节稍有不到位就会产生误差或故障。长 期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障 产生的主要原因，因此在系统运行时要加 强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。 我厂对此类设备建立了严格的点检制度， 经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵 活可用，控制器是否有效等，很好地保证了 整个控制系统的有效性。 第三类故障点可能发生在开关、极限 位置、安全保护和现场操作上的一些元件 或设备上，其原因可能是因为长期磨损，也 可能是长期不用而锈蚀老化。如该生产线 窑尾料球储库上的布料行走车来回移动频 繁，而且现场粉尘较大，所以接近开关触点 出现变形、氧化、粉尘堵塞等从而导致触 点接触不好或机构动作不灵敏。对于这类 设备故障的处理主要体现在定期维护，使 设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤 其是重型设备上的限位开关除了定期检修 外，还要在设计的过程中加人多重的保护 措施。 第四类故障点可能发生在Ｐ Ｌ Ｃ系统中 的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等 表１ ＰＬＣ故障数量统计 一 鞋黟羲－ ～ ：箨纂室 撵薅簟溉 ｕ ｉ １ｉｔｔｌｌｌＰｔ 一｝ ｝＾ｌｓ６隐 一～ ！ 黼 ＾： ｝脚ｌｌ眦ｆ ｛ 一 ＾Ｙ肆｛＾ｌ ｌ柚・一～ 肼辩 厂 一厂可一 一一 厂Ｔ＿ 中小 大型 机 枕 ＤＡＴＡＬｉＮＫ Ｉ ： 一表２ 现场控制设备故障 ＾麓拣 ；黼 ～～ ｌ 震鞴１妻参羲 惫麓椒， 请撬 ｌ ｉＩ电两羲 缝电 阀１］ ｅ 、 ｌ艮． 安 现场 电 催ｉ 置 护 ５ １０ ８ 嚣、 及执 拜 嚣位 全 撮作 源 号接线盒 接触 行枕 关 仪表 装 傺 辖 地 电袋端千 电动 电动 ｌ惹蟪ｌ铮撼 嚣 袍 １９ ５ １８ １４ 线 填 ５ １０ １５ 图１ 系统配置框图 １１ ０ １ ｌ Ｏ科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 维普资讯 http://www.cqvip.com
工业技术 Ｉ：ｔ；￣ｌｌ时出口连铸扇形段框架的加工 王志宇 （一重集团公司大型装备制造厂助理工程师 黑龙江富拉尔基 １ ６１ ０４２） 摘要：介绍连铸机扇形段框架及轴承座的加工过程及注意事项。 关键词：扇形段 框架轴承座加工质量 工艺方法 中图分类号：ｓ２１９．Ｏ８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３一Ｏ５３４（２００７）Ｏ９（ｂ）一Ｏ１１ｌ－Ｏｌ 随着我公司生产发展，商品产值逐年递 增，出口产品逐年增加，其中冶金连铸产品占 很大比重。冶金连铸产品的特点是零部件数 量多，加工周期长，因此提高连铸产品的加工 效率和加工质量，降低生产成本非常重要。现 根据出口比利时项目中的扇形段中的重点零 件进行简要的工艺过程介绍。 查各部余量）一精铣堆焊面一钳工中序一（把合 轴承盖）一划线一活动牛头刨床一镗侧面各孔 及轴承座孔一钻上面各孔一钳工末序。 扇形段框架的加工过程及注意事项：粗加 工划线时要划全线，保证焊后各部足够加工。 并且要按金属结构分厂标明的ｘ、Ｙ轴方向及 位置划线，确保基准统一，以减小误差；焊接工 艺焊块，用于加工工艺基面，作为下序的找正 基准；加工各堆焊面符焊前尺寸，粗加工其余 各部并留量，可在普通机床加工；镗两端装耳 轴用孔时应按基面返尺寸，以保证两端孔的同 轴度要求；钳工将两耳轴与框架装好，并点焊 牢固；框架到金属结构分厂堆焊不锈钢；框架在 金属结构分厂返回后，需要重新划线，此次划 线应与第一次划线选用同一基准，划线检查各 部的加工余量及变形情况，以免框架装夹在机 床时造成返修；本序是加工扇形段框架的重点 工序，各部主要尺寸均在此序完成。在数控铣 镗机床完成轴承座堆焊面及总长等主要尺寸 的加工，并将轴承座堆焊面上各螺孔作出基 准，以便在钻床加工，降低重点机床的负荷。 两端耳轴在镗床用刀罐加工，其中上框架需要 数控编程加工把合轴承座斜面；领产品螺栓将 轴承盖余上框架把合，保证内侧平齐，结合面 ０．０５ｒａｍ塞尺不入ｌ此序划线要综合考虑已加 工面及原划线基准，确保各部足够加工且毛坯 均匀；活牛加工上框架中把合滑板各面，加工 时按照划线及数控机床所作基准加工装滑板 钳工末序进行攻丝、清整及打磨焊块等；打堆 焊层硬度，交检。 扇形段框架加工复杂，加工难度大，但如 果充分把握以上要点，就能最大程度的简化加 工过程，并且满足质量要求。 ２扇形段轴承座的加工 扇形段轴承座是扇形段中的另一重要件， 轴承座的加工有数量多、加工精度要求高、机 构紧凑、加工周期长等特点，加工时应格外注 意。堆焊前加工Ｒ２４０、Ｒ２４５、Ｒ１３９及Ｒ１４４ 时用传统方法加工经常与Ｍ８螺纹孔相通，造 成泄漏，现在加工时在平铣上利用园盘加工， 并利用胎具窜动工件加工，既保证了质量又装 夹方便，提高了生产效率和加工质量，加工Ｍ８ 螺纹孔时用钻模加工，可保证公差要求，防止 泄漏。加工Ｏ２４０Ｈ７孔时采用专用胎具在立车 或卧车加工，大大提高加工效率，减少加工找 正时间，保证加工质量。 １扇形段框架加工工艺 扇形段框架是冶金连铸设备的重点部件， 加工周期长，要求精度高，提高框架的加工效 率和加工质量是提高整套扇形段设备的生产 进度的关键。扇形段框架的外形为扁长方体 （见图１），加工时考虑装夹方便及稳定性，采用 大型龙门铣镗床加工；因台次多、数量大，也 可用大型落地铣镗床加工，但需要背靠弯板以 保证其稳定性。框架的轴承座面需在金属结 构分厂堆焊不锈钢，加工周期较长，要避免周 转过程中的磕碰划伤及焊接变形，框架在金属 结构分厂堆焊不锈钢前，需要粗加工并适当留 出加工量。 扇形段框架的加工路线是：划中心线一焊 工艺焊块一粗铣堆焊面一镗装耳轴用孔一钳 工（装耳轴）一到金属结构分厂堆焊一划线（检 ３结语 通过以上工艺方法和工艺手段，有效的保 证了零件的加工质量，使扇形段中的重要零部 件框架和轴承座的质量得到了有效的控制，装 配的最终精度也得到了很好的保证，完全满足 了产品检验大纲要求。并一次外检合格，得到 比利时专家的认可和赞誉，对我厂来说，不但 有效的控制了产品质量，提高了加工效率，同 面ｌ钻铰堆焊面上各０２７．５Ｈ１１孔及导向套内 时大大减轻了重点机床的负荷，满足了生产进 ７００＋０．１槽等处符图，其中０２７．５Ｈ１１孔需要 度要求，使产品能够按期出厂。 ０２７．２专用扩孔钻头及０２７．５专用铰刀。由 于７Ｏ。 ，槽所在孔为０２８０，普通铣刀超长，加 工时需要在捷克０２００或捷克Ｏ１６０铣床上用长 脖铣头、专用铣刀及专用空刀槽铣刀加工；钻 削工序完成各孔及各螺纹孔的加工，按照数控 机床所作基准钻孔，既保证精度，又降低成本； 图１扇形段框架的外形 第五类故障点是传感器和仪表，这类故障 在控制系统中一般反映在信号的不正常。这 类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接 地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是 扰的变频器输出电缆，而且要在ＰＩＣ内部进行 软件滤波。这类故障的发现及处理也和日常 点巡检有关，发现问题应及时处理。 第六类故障主要是电源、地线和信号线 的噪声（干扰），问题的解决或改善主要在于工 程设计时的经验和日常维护中的观察分析。 要减小故障率，很重要的一点是要重视工 厂工艺和安全操作规程，在日常的工作中要遵 守工艺和安全操作规程，严格执行一些相关的 规定，如保持集中控制室的环境等等，同时在 生产中也要加强这些方面的霄理。 以在分析故障或处理故障时也要注意系统性， 单独的对某一部分的优化有时并不能提高系 统的整体性能。如过分追求元器件的精度而 不考虑实际的需要以及和相关设备精度的匹 配，将徒然增加系统成本。在日常维护中也有 过把系统越改越复杂的现象，如采用复杂的控 制方式和设备来实现本可以用简单装置来实 现的控制，违背了经济、简单、实用的原则， 并可能会增加故障率，这也是要注意的地方。 ｌ 髓蘸辩 图２系统的故障分布 处。这类故障产生的原因除了设备本身的制 作工艺原因外还和安装工艺有关，如有人认为 电线和螺钉连接是压的越紧越好，但在二次维 修时很容易导致拆卸困难，大力拆卸时容易造 成连接件及其附近部件的损害。长期的打 火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程 经验，这类故障一般是很难发现和维修的。 所以在设备的安装和维修中一定要按照安装 ３结语 过程控制系统本身是一个完整的系统，所 要求的安装工艺进行，不留设备隐患。 科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ １ １ １