长沙西门子PLC代理商交换机供应商

长沙西门子PLC代理商交换机供应商

1 引言

造纸机电气传动控制系统性能的好坏是决定一台造纸机能否率、高质量进行生产的前提，那么对于一台正常生产的造纸机来说，为保证其连续地率、高质量进行生产，传动系统的维护就显得尤为重要，本文列举了造纸机传动系统维护中的几类常见故障，并给出了相关分析及解决办法。

2 整机故障的判断与分析

作为电气技术人员，对所管理的设备要有充分的了解，对工作原理和设计思想要有非常清楚地认识。从原理上搞清楚再依据现象作出分析判断，是正确区分故障原因的基础。

一般车间操作工或维修电工所能发现的只是生产过程中的表面现象。例如操作失灵，频繁断纸，引纸困难等。这些现象往往被操作人员视为电气故障，经常听到的抱怨是“车速不稳”。对于这种抱怨电气技术人员要做到一看二测三试验。一看是先看准问题的部位和现象位置及综合工艺流程分析原因所在；二测是对观察到的速度、电流等参数进行实测确认，排除指示错误；三试验是进行开环或空载等单机试验，确认电气或机械故障的大体范围。

2.1 可以确定的电气故障或机械故障

1. 电气故障

1) 变频器不能启动，而负荷又不存在卡死或堵转情况；
2) 电机发热异常，甚至冒烟，或者电流很大而电机不转或力矩很小，这有可能是线路故障或电机内部故障；
3) 操作失灵，加减速不动作，或反映不正常时好时坏；负荷分配不平衡，可以调整但变化度不稳定等。这些可能与线路接触或通讯干扰等故障有关。

2.机械故障

1) 轴承发热；
2) 设备转动声音异常，明显周期性声响且能观察到机械周期；
3) 网部常见的机械故障就是驱网辊打滑，表现为负荷分配时好时坏，特别是异常加速。如驱网辊打滑后摩擦阻力突然下降负荷电流下降，而程序上对负荷下降的动作是加速，因而造成驱网辊不断加速后飞车。这种情况简单的可以把网子张紧一些，如果不行则只能减小伏辊电流限值或增大驱网辊包角。

2.2 难以确认故障源的故障

对于比较明显的故障则可以直接从故障点入手解决，而纸机实际运行中往往会出现一些难以确定故障源的异常现象。常见到的有以下三个原因：

1. 速度不稳定

影响速度不稳定的因素有：

1) 速度传感器（一般为编码器）机械联接不良，应检查联接器；
2) 机械设备负荷变化大。打开与机械设备的联接器，只运转电机，以判断干扰是否来自机械设备；
3) 速度调节器参数不合适，检查并调整速度调节器参数；
4) 纸机湿部开车引纸的情况下，往往会出现纸幅含水量偏高，引纸时纸幅的下垂部分的自重会将纸幅拉长，所以总认为后边分部速度太慢，事实上越调快后边分部的速度，下垂的现象越严重，应检查相应部分的脱水情况，并予以调整。

2. 速度突变

影响速度突变的因素有：

1) 速度传感器的机械连接不良，应检查联接器。
2) 线路连接点接触不良，应检查接线。
3) 机械设备故障，如轴承损坏等。

3. 负荷波动大

影响负荷波动的因素有：

1) 速度传感器的机械连接不良，应检查联接器。
2) 机械设备负荷波动大，应打开机械设备的联轴器只运转电动机，以判断干扰是否来自机械设备。

3 变频器的故障分析

3.1 变频器故障原因查找

3.1.1 电机不转故障原因

1) 有无电源接入，检查电源；
2) 有无故障报警，排除故障；
3) 电机有无故障，检查电机；
4) 变频器故障，不能自行解决时与变频器供应商联系。

3.1.2 电机振动而且有响声，但不能转动故障原因

1) 电机故障；
2) 变频器故障:变频器输出三相电压不平衡，检查变频器的功率元件有无损坏，若有损坏予以换，仍不能解决，与供应商联系。GTR单管检查的方法是用万用表测量各之间的电阻值

3.1.3 电机过热故障原因

1) 负荷过重，检查机械设备有无故障；
2) 变频器故障，变频器输出三相电源不平衡，检查GTR元件；
3) 电机故障，检查电机冷却风扇等。

3.1.4 电机运行不平稳故障原因

1) 机械设备故障，打开与机械设备之间的联轴器，重新启动电机，以判断是否来自机械设备的干扰；
2) 如果故障仍然存在，则故障来自变频器，一是检查变频器输出三相电源是否平衡，或输出电压有无波动；二是检查整流输出电压滤波电容器是否老化；
3) 速度传感器机械联接不良，应检查联接器。

3.2 保护功能动作的原因

3.2.1 过流跳闸

1) 加速时间短，延长加减、速时间；
2) 负荷过重或有负荷突变，应检查机械设备的轴承等；
3) 变频器输出短路，查找短路点；
4) 外界电磁干扰，控制信号屏蔽线接地是否良好。

3.2.2 散热片过热跳闸

1) 排风扇故障，或热片通风道阻塞，检查、排除；
2) 负荷增大，变频器过载导致，检查机械设备。

3.2.3 过负荷跳闸

1) 机械设备负荷过重，检查机械设备；
2) 变频器故障。

3.2.4 过电压跳闸

1) 减速时间短，应延长加、减速时间；
2) 电网电压太高。

3.2.5 失压跳闸

1) 瞬时停电，等电机停止，变频器复位后，再启动；
2) 欠电压。

4 故障查找应用举例

4.1 烘缸内部断纸

这显然不能视为车速原因，必定和工艺参数如蒸汽压力、纸张定量、浆料成分有关。即使可能存在速度波动，也不是主要的。所以应该协助工艺查找其他原因。

4.2 压榨部断纸

压榨部断纸是一个比较难于判断的故障。一般来说先要根据压榨形式和断纸部位进行分析判断。如果是复合压榨则与电气有关的可能有负荷分配控制出现的误差，辊子之间失去力的平衡，使纸页受到非正常的拉力或压力造成强度下降，断头增加。判断的方法主要是观察电流指示是否正常及摆动的大小。如果从电流表上发现严重不平衡或异常的摆动，则应进行空车调试找到不平衡的原因并调整参数让系统稳定下来。简单的办法是如果负荷分配允许，可以停掉一或两个电机，就是让多点负荷的压榨部份把怀疑有问题的点停掉，观察是否平稳。以便先找出单个辊子不稳定的原因。具体检查的部分有：

1) 各连接线有无接触不良，特别是相关联的信号线，如反馈线、通讯线、负荷分配点之间的输入输出线等；
2) PLC程序检查，设置的参数上下限是否合适，计算程序有没有错误，程序执行是否正确等；
3) 变频器参数检查，转矩补偿是否设置合理，默认参数是否与电机参数一致；
4) 电机是否正常，有无异常声音及异常发热等。如果以上都正常则初步断定电气正常，去观察工艺和原料方面的原因。

4.3 网部和压榨部连接处断纸

这里对于纸的品种及原料成分关系十分密切，产生的原因较复杂，是较容易判断错误的地方。这里以本人实践中调试的一个实例来说明：广东三水金盛纸厂的一台2640/150瓦楞纸机就曾发现从伏辊到压榨引纸经常断纸的现象。起初怀疑速度变化，但反复调试都不能奏效。后发现原因是纸页原料质量太差及脱水不足所致，观察到的现象是：

在伏辊和一压之间的纸页只在某一个小范围内能保持平衡。如果稍有下垂则就会发现下垂长度慢慢变长，终导致断纸。表面上看似乎是速度不匹配，伏辊快压榨慢所致，但从速度表上观察并未发现有明显变化。经分析发现，是因为纸页水分大，原料纤维太短造成的。纸页下垂逐渐增大是因为克重比较大，加之水分偏大，当过某一值后，下垂部分的纸页形成正反馈作用，即下垂越多自重力越大，如此下去终导致断纸。在操作上表现很难掌握，如发现纸页下垂后给压榨加速，但刚刚看到纸页抬起时就会被拉断。或者下垂较多时，加速就已来不及，表面上好像调速失灵，又会造成判断出错。这种情况要求电气人员反复观察车速及电流指示来进行深入地分析来综合判断。切勿盲目下结论。

5 结语

纸机运行中，由于机械、电气是紧密联系在一起的，有些故障现象是比较明显的，而有些故障很难一时确认故障源在电气方面还是在机械方面。这就要求电气人员要在非常熟悉电气系统的同时，还要具备一些相关造纸工艺知识，在碰到问题时综合分析，反复试验，找到一条解决问题的途径。由于篇幅有限，本文只列举了一些常见故障及分析，以供读者参考

概述：

本文以电气控制系统改造为题，进行一些探讨与分析，进行改造的起重机的机构主要分为：起升，变幅，旋转三大部分，但是不能行走，这样在生产中带来不便, 它的主要电气控制元件使用继电器和交流接触器。因为各机构电动机功率相当大，原系统采用了转子串电阻进行降压起动，调速也是通过切除转子所串电阻进行调速。转子串电阻方式调速范围窄，很难达到集装箱低速着地的要求。由于该机使用频率高、线路复杂、接头触点多、耗电量大、起动电流大等原因造成需经常换交流接触器，导致故障率高，使该机存在运行质量低等弊端。这次改造中，主要是对起升、变幅、旋转三大机构的电控系统进行改进，并增加大车行走控制系统。在这次改造中整机的电气控制系统由我负责安装与调试。

我公司是外运系统中的一个仓码公司，以集装箱装卸业务为主，大型起重机装卸机械是我司主要的生产工具。随着我司业务的发展，一些旧设备日渐跟不上生产需要，对其进行改造，使其发挥能。现我司有四台龙门吊及三台40吨固定式起重机，为了提高生产能力，促进我司的发展。在2003年10月我司对自编为3号的GQ4024集装箱固定式起重机进行改造，将其改造成MQ4035轨道式门座起重机，改造后提高了控制系统的自动化程度，简化操作，大大地提高了工作效率及方便了装卸船作业。下面分三部分对改造后电气系统进行叙述。

一、控制系统硬件配置

该机改造后的控制硬件配置主要由操纵手柄、PLC、变频器、电动机及其它电

气单元组成。如下（图1）所示：

6、据司机驾驶反应，整机运行中较平稳，工作效率也相对提高。

这就是说要求产品能结合的功能和性。对于复杂的应用，仅单靠PLC或PC的不解决方案是困难的，这是什么原因？因基于PC的工业控制有以下弱点：

◎ 不稳定性：通用的操作系统常常不够稳定并且生产线会受到系统崩溃和无法预料的重启的影响。
◎ 不性：由于磁性硬盘的旋转和有像电源这样的部件，其坚固程度达不到工业标准，PC容易发生故障。
◎ 不熟悉的编程环境：当系统停止时，工厂的操作人员需要恢复系统。对于梯形逻辑，操作人员能知道采用人工方法启动一个线圈或者代码来快速恢复一个系统。但是使用PC系统，操作人员需要学习新工具。

而对PLC来说，要使PLC增加视觉、运动、仪器和分析功能等的自动化领域，显而易见是望尘莫及。而同时拥有PC的功能和PLC(可编程控制器)的性才是方案，可编程自动控制器(PAC-Programmable Automation Controller)就是这样的平台，它能结合PC和PLC两者的优势(见图1所示)，提供了开放的工业标准，可扩展的领域功能，一个通用的开发平台和一些性能。这是当今设计与建立控制系统发展的需要，属工业自动化领域中比较完善的新兴控制器。PAC采用现有的商业化技术(COTS)，非常适合于工业化环境，具有可伸缩性，易于维护和具有较低的发生故障几率等特性。

图1：具有pc软件功能和plc性功能的新兴可编程
自动控制器pac示意图

PAC可执行较多的任务

■ 实时的振动分析、图像处理．运动控制和CAN;
■ 执行自动调节的PID控制，或可调增益的PID控制．模糊逻辑;
■ 使用内置Web服务器、FTP服务器和e-mail功能进行通讯。

用PAC建立灵活的发电厂的维护和监测控制系统

▲ 垃圾焚烧发电厂所伴随的环境污染

城市生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用垃圾焚烧的余热发电，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧日处理废物能力为1～350t，余热锅炉(或回转式炉窑)的热容量小，发电机组小，一般为20兆瓦以内。因此，垃圾焚烧发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。

然而余热锅炉(或回转式炉窑)垃圾焚烧炉(余热锅炉或回转式炉窑)，主要用于焚烧医院垃圾、特殊固体废料、废弃物等物质。这些物质严重污染环境，其燃烧分解物中含有等毒性物质，如果人工现场操作回转炉，则工作环境非常恶劣，且垃圾焚烧燃烧分解物中毒性物质产生泄漏幅射，还会污染周围环境。因此，垃圾焚烧发电厂的维护和监测控制系统开发的好坏直接影响着人身与环境保护的大问题。

随着PAC技术的突飞猛进，PAC系统可投较好的应用在中型及较复杂的控制领域中，其垃圾焚烧发电厂就可以使用PAC控制系统，以建立一个立、灵活的系统，在工作域有限的空间和严酷的化学反应环境下，用来控制垃圾焚烧发电厂的多种不同监测和维护工具。

▲ 解决方案

使用NI可编程自动控制器(PAC)硬件平台、运动控制模块、LabVIEW、LabVIEWRT和PXI 7344视觉模块，开发设计一个用于5种工具的灵活控制系统，并将继续开发以适用于多工具。

★ 利用硬件设计一个灵活的控制站

该控制系统包含3个主要部分 ：安置在泄漏幅射区外的操作站2000(OS2000) ；位于泄漏幅射区内低泄漏幅射区域的PAC，即本地控制站(LCS) ；以及靠近监测维护地点附近的工具终端连接(TECC)。而OS2000通过线路连接LCS，该线路能提供RS232通信、四个视频连接和bbbEX音频连接。

LCS使用运行于嵌入式控制器的LabVIEWRT和18槽PXI机箱，机箱中包括一个用来控制摄像机选择的RS232模块，一个用于进一步扩展的视频模块(PXI-1411)，两个运动控制模块(NI-7344)，多功能数据采集模块(NI-6052E)，以及用于控制和反馈的数字I/O模块(NI-6534)。RS 232模块控制LCS中的一个视频多路复用器，它能在8个摄像机之间进行切换，而运动模块控制结合了防卫、方向和电流反馈的8个不同电机。多功能DAQ模块测量来自位置接近、压力、温度和倾角传感器的数据。数字I/O控制照明、调光器、螺丝管和其它部件。后，该系统还能监控全体电源并为操作人员系统掉电。

★ 利用LabVIEWRT和PXI构建灵活的自动化控制系统

由于具备的LabVEIWRT(实时)、模块化的PXI、以及范围宽广的I/O通道，这一解决方案可以确保在严酷的垃圾焚烧发电厂环境中执行操作。该系统的灵活性使得工程师得以顺利设计新的工具并重复使用同样的控制系统，从而节省了培训和配置的时间。

在使用过程中，其LabVlEW可以非常方便地处理来自PXI模块的不同输入数据。此外，利用LabVIEWRT还可以非常简单的对LCS进行升级，只需一个以太网连接即可。单个PXI系统也可以减少管理费、培训费和。利用灵活的PXI解决方案，可以比在传统控制系统中快地部署系统和换工具。

★ 关于系统的扩展

就如绝大多数基于PAC系统一样，将来的扩展可以有许多方式。目前的系统包含一个PXI-7344视觉模块，可将RS-232通信系统升级为以太网，并使用PXI视觉模块和其它视觉产品，以采集来自IEEE-1394接口摄像机的图像。

应该说，只要垃圾焚烧炉系统是采用上较的热解—氧焚烧技术，按上述应用PAC所建立的维护和监测控制系统，其在线控制系统将具有高性，又能确保生产，严格控制二次污染，并实现达标排放。

结束语：由于PAC能为您增加所需的PC功能以用于控制，实时分析或连接企业数据库，而且同时保持了PLC的性。如果您不只是需要集成数字I/O和运动控制，或者需要快的计算机处理能力的话，PAC可能是非常好的选择。为此，当今的工程师除了PLC控制外，其PAC不失为是一种选择，它正自动化领域。而PAC概念将在当今和未来的工厂自功化中发挥重要的作用。