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1. 滌綸工業長絲裝置電氣控制設備故障主要原因及維修
（1）負載端短路引起的變頻器故障及維修 VS-686TYM、VS616HII變頻器中的驅動板、GTR模塊，雖有過流（OC）、過載（OL）、接地等保護，但在變頻器輸出端負載瞬時大電流短路時，還是會造成損壞。引起短路故障的主要原因是：由于卷繞機運行時A、B錠頻繁切換，切換時電機引出線受到一定拉力，將使電機引出線固定部分松動，時間一久引出線就會逐漸磨損、磨穿，造成與外殼短路；卷繞機內切換電刷磨出的碳粉或電刷錯位也會造成短路；還有電氣箱內因清洗之間短路以及導線與外殼之間的短路等。
打開損壞的變頻器可看到GTR模板已有一組或幾組裂開，驅動板上部分元件已經發黑或裂開，有時強電流甚至會連印制電路銅箔也燒斷。用萬用表仔細測量每一個元件，可發現有一組或幾組驅動單元元件成片損壞。由于驅動電路與GTR模塊直接相連，如果一組GTR模塊擊穿損壞，則對應驅動電路上各組容元件、晶體管、厚膜電路也可能損壞，這時可仔細檢測每一個元件，逐個更換。驅動部分與控制部分一般采用光電耦合器或含有光耦電路的厚膜電路相連接和隔離，所大電流擊穿故障一般不會殃及控制部分。
由于變頻器種類較多，其采用的元件也各種各樣，許多元件國內無法購到，查各種手冊也很難找到其參數，維修時可針對工況、功能及封裝形式選用元件。比如，VS-686TYM變頻器其功率輸出模塊采用TOSHIBA-MG50G2CL3，如果購原裝產品每塊需2500多元，且國內不易購到。我們通過對好的模塊進行測量、分析發現這是一種采用大功率晶體管及續流二極管、加速二極管、電阻等組成的GTR模塊，其工作極限電流IcM = 50A、電壓Vce0 = 600V左右。在上海市場我們找到了技術參數基本相同、外形封裝尺寸相近的SanRex GTR模塊QCB50A60，只需400多元；驅動板上ET206大功率晶體管原裝產品每塊需100多元，推算工作狀況IcM = 3A、Vce0 = 600V左右，這是一種塑封大功率、高反壓NPN型晶體管，我們采用相同封裝、優于其新性能的2SC1403，只需10元不到；2SA1010則可用MUR1020C代用……根據這一原則，我們代用了許多晶體管、阻容元件，成功地修復了各類變頻器故障。以一臺價值10多萬元的VS-686TYM變頻器為例，送日本修理起碼也要2 ~ 3萬元，而自己維修只需近千元。在檢修更換元器件時如果代用品與原型號不同，應將三相（R、S、T）電路相對應的器件全部更換為同一型號的器件。另外，在修復后的變頻器通電前，不要忘記查出短路原因，并排除負載短路故障，以免修復的變頻器再次損壞。為此，我們對每臺卷繞機進行定期檢修，對松動的引出線及破損的保護套管及時更換；對電刷等經常擦洗并調整好位置；對電氣箱內流入的堿液及時清洗、擦干，盡可能減少變頻器損壞的幾率。
（2）電子元件本身質量問題及自然老化造成的故障及維修
① 電解電容器漏夜問題在各類開關電源和變頻器中造成的故障尤為常見。工業廠絲車間從1992年引進一期設備后，前幾年運行基本正常，至1995年后期開始故障急劇上升。特別有許多BY24010型、BY24005型24V開關電影，只要一停車檢修，再次送電就不能正常運行。拆下檢查發現元件無明顯損壞跡象，通電試運行發現保護電路動作，使開關電源停振，經查看印制電路板比較臟，清洗后能使用一段時間又會重復出現故障。仔細查看發現脈寬調制集成電路SC70101P旁一紅色longlife型100μF/35V電解電容器下有電解液滲出，改變了印制電路板的絕緣電阻，使開關電源RC振蕩器停振，電源無直流輸出。更換該電解電容器后，再對印制電路板清洗并噴上保護膜后通電運行正常。
IGBT集MOSFET和GTR優點于一身，具有輸入阻抗高、速度塊、熱穩定性號、電路簡單等特點，又具有耐壓高和承受電流大等優點。但是，由于IGBT屬壓控器件，較易受外界干擾使柵射電壓瞬時**過開啟電壓而引起器件誤導通。為阻止這類現象發生，一般在柵射間并接一只10kΩ左右柵射間并接一只10kΩ左右柵射電阻Ras和小電容。以VS-616H系列變頻器的制動單元為例，內部GT15Q101型IGBT器件直接安裝在驅動板上，周圍有濾波用電解電容器及并接的RaS電阻等。由于受IGBT散熱片的烘烤以及電解電容器本身的質量問題，電解電容器常會引起漏液損壞。滲出的電解液導致印制電路板腐蝕、斷開。由于受電解液及溫度的影響，Ras電阻阻值會變大或開路，較終導致變頻器在正常運行狀態下IGBT誤導通而損壞。維修時一定要更換質量較好的電解電容器，加大Ras電阻的功率，并對驅動板進行清洗、噴膜保護處理。
② 高速紡油劑泵用VS-616G5變頻器近期陸續有多臺發生三相輸出電壓不平衡故障（缺相）。經查各臺變頻器復合IGBT模塊7MBR30NF606無明顯短路、擊穿現象，基本正常。該變頻器驅動電路主要由3塊PC923和3塊PC929帖面雙列集成電路和外圍元件組成，經通電測量驅動輸出波形可以確認，驅動電路中定有1 ~ 2塊PC923或PC929損壞，導致三相驅動電路故障，使變頻器輸出缺相。由于其他外圍電路元件無損壞，說明主要是PC923或PC929本身質量問題引起的故障。PC923和PC929在國內很難購到，也無參數可查，無法用其它元件代用，經與上海同濟安川專業維修部聯系要來2塊廢驅動板，通過拆件已修復了6臺VS-616G5變頻器。
（3）使用環境引起的設備故障及維修 由于卷繞、牽伸等設備工作時處于多油霧、多纖維、灰塵的生產環境中，而電氣控制設備工作時溫度較高，需強制風冷，一般設計時均采用中央空調。這樣中央空調難免會從生產環境中夾帶入一些油霧、纖維、灰塵。以CP-313MA、CP-813系列可編程序控制器為例，大都采用74系列TTL邏輯數字集成電路和Z80系列CPU，較易受靜電和油污腐蝕而引起漏電、短路、擊穿等故障。打開多臺損壞的CP-813可編程序控制器，電路板上均布滿了灰塵、油污、刷去灰塵后發現有些電路板上銅箔已經腐蝕、發白、起泡以致斷開，部分阻容元件引腳銹蝕、斷開，連接好銅箔，更換好阻容元件后試車還有故障。我們參閱了各種常用數字集成電路手冊、可編程序控制器使用說明書等，通電后一塊塊測量電路板上集成電路的邏輯電壓，參照集成電路手冊上的邏輯圖找出來損壞的集成電路，進行更換修復。

2. 環境問題引起電氣故障的預防措施
損壞的電氣設備可以修復，但更主要的是怎樣預防引環境問題而引起的類似故障的再次發生。加強電氣控制設備的抗腐蝕性，增強絕緣性能是關鍵。我們試著將修復的各類可編程序控制器、變頻器內印制電路板用無水酒精及電路板清潔劑清洗干凈，再噴上電路板膜層保護劑進行烘干處理，用膜層將印制電路板上的電子元件徹底與外部環境相隔離，取得較好的效果。經多年的使用，再也沒有發生類似故障。我們利用大檢修或滾動檢修對所有電氣控制設計進行了輪流拆卸清洗、噴膜處理。在噴膜處理時接插件口可先用遮蓋劑或塑料膠帶遮蓋，以保護好各類接插件口接觸良好。通過清洗、噴膜處理后，許多不明原因的軟故障也解決了。
在對電氣設備進行處理的同時也要杜絕生產環境對電氣設備的再次污染。我們對原來冷卻用中央空調部分改用單獨的小空調；對電氣柜內的冷卻風扇進行定期清洗更換；對還在使用的中央空調進風口加過濾網并每周更換，使因環境問題引起的故障原因降至較低

引言

隨著科學技術的不斷發展，工業生產的技術裝備越來越復雜，自動化程度越來越高。可編程控制器(PLC)及其網絡架構是構成CIMS系統的基礎，被稱為現代工業自動化的三大支柱(PLC、數控技術、工業機器人)之一，由于其使用簡單、功能強大、可靠性高，目前已廣泛應用于現代工業的各個領域。越來越多的重要設備、工藝、關鍵部位都采用可編程控制器來組成控制系統。以往的控制系統由于較多的使用繼電邏輯器件，具有故障、維修不便、動作滯后、控制精度低弊端，使用可編程控制器可以使控制的精度和穩定性得到有效**。

某漁具廠酚醛浸布生產線的操作流程為：玻璃纖維布在酚醛樹脂中浸泡后，通過多輥連接的生產線進行擠壓、拉伸，通過干燥塔分段干燥后就形成了酚醛預浸布，最后由收卷裝置將干燥后的預浸布卷成布筒。

該生產線是一個典型的多輥速度控制對象，其中有大小鋼輥十幾個(由電機帶動運轉)，為保持產品質量和生產的連續性，需要保持生產線中布的張力恒定，因此必須控制布前進的速度一致，帶動生產線前進的主要四個鋼輥(放卷輥、定速輥、輔助輥一、輔助輥二)的精確控制尤其關鍵。干燥塔為立式三段結構，分別采用不同溫度的蒸汽(100～200℃)對預浸布直吹固化，要求控制溫度波動范圍為設定溫度±2℃。預浸布傳動過程中會出現傳動跑偏，收卷裝置前通過光電開關檢測布的位置，控制收卷裝置移動電磁閥，糾正預浸布的偏移。

1 系統方案設計及實現

1.1硬件組成及系統方案

系統使用PLC作為控制系統的直接控制級，我們選擇了日本三菱公司的FX2N128MR，由于輸出點數較多，增加了輸出擴展模塊FX2N16EYT。

現場由多個旋轉編碼器(日本OMRON)測量速度輥的速度信號，通過特殊模塊FX2N4AD(實現模數轉換)傳送到PLC。PLC根據設定值和測量值運行算后，通過特殊模塊FX2N4DA(實現數模轉換)作為控制信號提供給變頻器。

由變頻器電機轉速，電機帶動速度進行速度控制，變頻器選用日本三菱公司FR-E540-0.4K-CH，這具有正反轉特性、啟動轉矩大、升速降速時間短、直流過載保護等功能。使用變頻器進行電機調速精度高、切換快，而且可以大大降低能源消耗。溫度采集采用鎧裝防爆Pt-100熱電阻，自行研制了溫度采集板，通過特殊模塊FX2N4ADPT將現場熱溫度信號采集上來，模數轉換后送往PLC。PLC根據設定值和測量值運算后，通過特殊模塊FX2N4DA提供現場調節閥的開度信號，控制蒸汽的流量，進而使干燥塔內溫度達到控制的要求。

收卷裝置前通過光電開關(日本OMRON)檢測布的位置，控制電磁閥，通過液壓泵的動作帶動收卷裝置的移動，糾正預浸布的偏移。

控制柜面板上安裝了觸摸屏(日本三菱公司F940GOT-SWD-C)作為人機交互界面，可以方便的進行工藝參數設置、控制參數設置以及現場運行參數數據查看、曲線查詢等操作。

考慮到安全柵的成本較高，系統防爆方式采用防爆的現場儀表及操作按鈕等，因此在控制系統中不再采用安全柵方式防爆，這樣可大大減少控制系統的造價。

1.2控制軟件結構

使用三菱公司GPP for bbbbbbs編程軟件進行控制程序編寫，該軟件可以使用梯形圖、指令表和SFC三種編程方式，指令多達156種，功能強大，編程非常方便。

設備精確控制的實現由PLC自帶的PID運算模塊實現，通過合理的設置P、I、D參數，可以得到滿意的控制效果。

為提高運行速度、減少運行指令，在控制軟件設計中我們采用了模塊化編程，設計了各種通用子程序，如數據采樣子程序、PID運算子程序、邏輯動作子程序、報警子程序等。
1.3觸摸屏

近年來，為了方便用戶在工業現場進行參數設置和查看等操作，三菱、OMRON、西門子等企業相繼推出了便于現場操作的人機接口設備(也稱圖示操作終端或觸摸民間)。日本三菱公司的GOT系列產品是用戶評價比較高的觸摸屏產品，我們選用型號為F940GOT-SWD-C的觸摸屏，該產品可與FX系列或A系列PLC的編程接口直接相連，可以安裝在控制盤或操作盤面板上。

使用三菱公司的FX-PCS-DU-WIN-C編程軟件可以設計觸摸屏畫面，該軟件類似于組態軟件，不用寫一句程序，只須將相關元件拖到畫面上，設置地址即可。

在個人計算機上設計完成后可以通過串口傳送到觸摸屏。觸摸屏上電后(使用24V電源，可由PLC直接供給)直接進入所設計的畫面，用手指在畫面輕輕一點就可以直接按設定的地址查看PLC數據區的數據了，同時也可以按權限對PLC數據區的數據進行修改。系統還支持歷史曲線、棒圖、餅圖等功能，也可以將打印機連接到觸摸屏實現按需打印或定時打印，使用起來非常方便。

2 結束語

可編程控制器和觸摸屏結合可以用在很多工控領域，在預浸布生產線中的應用則是一個實例。該系統2002年6月在威海某漁具廠投入運行后，控制達到了預定的工藝要求，產量質量穩定，運行至今情況良好，表明該設計方案是成功的。

雙方正準備對多套預浸布生產線進行控制，并通過RS485總線聯網至上位機組成分布式網絡結構，由上位機對系統進行綜合監控。上位機納入企業局域網后可以和全廠的信息管理系統相連，組成管控一體化的網絡系統。

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