代永光

作者通联：建新水泥制品有限公司信息中心 黑龙江牡丹江市 157041

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1.设备概况

建新水泥厂一号窑于1999年投产，窑型为日产2000t的窑外分解窑。为了对入厂石灰石实行均化，配套了一间圆盘形石灰石均化库，均化库内堆取料机的主要电气设备有堆料皮带电机、堆料回转电机、变幅液压电机等，取料机的主要电气设备有刮板电机、两个行走电机、两个调车电机及料耙液压电机等。堆料皮带将外进石灰石按顺时针方向沿0°～120°堆料（在自动堆料情况下也可以在触摸屏上，按照均化库内物料堆放情况在0°～120°任意设置堆料角度），并且可以上下俯仰以实现斜坡堆料。取料机也沿顺时针取料，将料耙左右运动，使耙下的物料由刮板刮到均化库中央，由皮带输送至石灰石中间库。从1999年运转至今，该堆取料机的耙车液压部分和堆料机液压部分均已损坏，而且电控部分故障频繁，已无法正常为一号窑提供原石。2009年8月对该堆取料机进行了改造，机械部分更换堆取料机原有的液压系统。电气部分保留全部的电机及减速器部分，拆除原有的电控柜及操作台，更换为大连力科自动化有限公司为本次改造生产的电控柜及操作台，选用西门子公司的S7-300PLC，相关硬件及MPI地址、输入、输出地址见表1。本次工程选用的CPU 313C是一种紧凑型CPU，集成数字量和模拟量输入/输出可实现与过程的直接连接。此外，可以使用与过程处理相关的功能：计数、频率测量、PID控制。从表1中可以看到该CPU本身自带24个DI点、16个DO点、5个AI通道、2个AO通道、并有3个计数通道。改造中使用了1个计数通道，将和堆料机同步转动的编码器（型号为：10-15631_R-1024）的脉冲信号输入计数通道内，通过CPU内的SFB47计数功能块的运算，将堆料机回转时的角度运算出来，以此控制堆料机布料方向和角度。改造完成后，较好地实现了石灰石的布料及均化工作。但在使用过程中遇到了一些故障，现介绍如下，以供参考。

表1 PLC硬件表

表2 部分程序块和输入信息表

2.故障及处理

（1）故障1。操作台上的触摸屏（型号为GP2501-TC41-24V）出现“堆皮带空开未合”等6条故障信息，对应表2中I125.0至I125.5等6个DI点。现场发现，报警信息中提到的6个空开均在合闸位置，其辅助接点也均闭合良好，已经将DC 24V电源送入这6个DI点内。DI点在模件上对应的状态灯也是绿灯，拉开某一个空开时对应的模件上的状态灯也熄灭。但6个报警却始终无法消除，初步判定为硬件故障。联系厂家工程师到现场后，使用一台安装有西门子公司STEP7软件的笔记本电脑，对CPU内程序做实时监控。发现上述6个空开合闸时，虽然模件上的绿灯可以正常点亮，但是在程序中6个常闭接点状态未发生改变。针对上述情况可以判定，硬件发生故障。为保证正常开车，将程序中6个空开未合故障的常闭接点，改为常开接点强行屏蔽了该故障。

（2）故障2。在发生上述故障不久后，又出现了堆料机转动时，触摸屏无角度显示的故障现象。现场检查发现堆料机左右回转时，计数模件状态灯并未点亮，怀疑为编码器损坏。完好的编码器，当接上DC 24V电源后，转动转轴，在脉冲计数线端和24V负极之间，用数字万用表可测到脉冲直流电压在10～11V。经测试发现编码器已损坏。换上新订购的一台编码器后开启堆料机，手动转动编码器转轴，模件状态灯可以点亮，但触摸屏上仍然没有角度显示。联系厂家工程师到现场，用笔记本电脑监控程序，开启堆料机，手动转动编码器转轴程序内部的SFB47计数功能块状态并不发生改变。可以判定计数模件通道0已损坏。又对通道1及通道2进行了测试，均无法显示角度变化，所以无法实现自动堆料。由于故障1中所述损坏的模件也在CPU自身所带的模件之中，因此又重新订购一台CPU313C，安装后将前文所述修改过的6个空开未合故障接点，重新改为常闭接点，将编码器也安装好后开车一切正常。

在查找故障的过程中，发现西门子控制器的DC 24V电源负极和柜体的金属框架是连通的（24V的负极接地）。这样的接线方式在三相五线制中，可以更好地保护模件。但在堆取料机现场，由于堆取料机整体为金属，而且经常使用电焊机，可能造成高电压侵入24V电源，从而造成模件的损坏。于是将CPU313C后部的铝片拆下，将DC 24V电源的负极和配电柜的接地分开，来避免这种情况的发生，从而起到保护模件的作用。