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1994 年,施耐德电气公司推出了世界上个通用自动化平台Quantum,成为满足大部分离散和过程控制的经济和灵活的硬件控制平台。Quantum 提供满足不同需求的背板尺寸,背板总线速率高达80 兆,采用高性能的586CPU,单机支持超过300 个回路和65000 点I/O 的大型控制系统。久经考验的冗余热备技术,提供包括CPU、电源、远程I/O、工业控制网络(ModbusPlus)的冗余热备解决方案。Modicon Quantum 系列PLC系统采用模块插拔式结构,因此更换和系统扩展都十分方便,软件方面据有丰富的指令系统。所有I/O 模块均可带电热插拔,提供防爆的本质安全型模块和符合美国军标的表面涂敷涂层模板,能有效抵抗酸碱环境腐蚀;输出模块的故障状态预设置功能提供系统更高的安全性和可靠性;在网络和通讯技术上,Quantum 提供10/100M 自适应TCP/IP 以太网接口模块,并支持冗余双环光纤以太网技术,确保数据交换的高速、可靠,提供完整的工业级网络接口设备。施耐德电气公司的Quantum 产品提供多种I/O 技术,包括:远程I/O、分布式I/O、现场总线Momentum 产品,并支持冗余的现场I/O 网络。先进的技术、无以伦比的可靠性、开放的体系结构使Quantum 成为过程控制的优秀产品。在焦化二厂的输煤、1#、2#及1#、2#焦炉输焦及大型机械焦炉四大车、翻车机、堆取料机等自控系统都采用了QUANTUM系列的PLC系统。焦化二厂的输煤、1#、2#及1#、2#焦炉输焦自控系统网络结构类型基本一致,大型机械焦炉四大车、翻车机、堆取料机等网络结构类型基本一致,本文结合输煤输焦PLC系统实例,兼顾大型机械PLC系统,就QUANTUM系列的PLC硬件维护做粗略的介绍,以抛砖引玉,促进该系统的维护维修水平得到不断提高。 第二章、Quantum 自动化平台各部件的概要 1、控制器模块(CPU)Quantum CPU 作为系统的主机使用,控制 Quantum 系统中的本地、远程以及分布式I/O。该模块安装在 Quantum 本地I/O 底板上。该模块采用数字化控制方式,执行特定功能,通过数字量和模拟量输出来对各种类型的机器与过程进行控制。2、电源模块(CPS)Quantum 电源模块用于向安装在底板中的所有模块提供电源,其中包括:? Quantum CPU 模块? 通讯接口模块? Quantum I/O 模块3、I/O 模块Quantum I/O 模块是电气信号处理器,该处理器可将来自现场设备的信号,转换成一种可由 CPU 进行处理的电平信号及将CPU 处理后的电平信号输出到现场设备。所有I/O 模块均采用光电隔离方式连接到总线上。所有I/O 模块均为可进行软件配置的I/O 模块。典型的现场设备包括:? 限位开关? 接近开关? 温度传感器? 电磁线圈? 阀执行机构4、网络接口模块Quantum 自动化平台可提供不同类型的网络接口模块,下表中给出网络接口模块的相关描述。5、底板(XBP) 和底板扩展(XBE) 模块底板(XBP) Quantum 底板可以用于本地、远程或分布式I/O 结构中。有2 槽、3 槽、4 槽、6槽、10 槽 和 16 槽等六种类型的底板。任何模块可插在任何底版的任何槽中。底板扩展模块 (XBE)利用 140 XBE 100 00 底板扩展模块, Modicon Quantum 具有可将本地和远程I/O分站扩展至二个底板的结构。为了增加I/O 容量和效率,可使远程I/O 分站数目的最小化,底板扩展模块可达到节约的效果。通过减少 Quantum CPU 所控制远程I/O分站的数目,底板扩展模块还能够改善系统远程I/O 的总体性能。对于可由一套Quantum 远程I/O 系统进行控制的离散量I/O,底板扩展模块可将离散量I/O 的最大数目提高一倍。二炼焦四大车PLC系统都采用了该模块,系统结构示意如下:6、热备系统一套热备(HSBY) 系统基于两台采用相同配置的可编程序逻辑控制器,这两台PLC互相连接,并连接到相同的远程I/O 网络上。如果其中一台控制器出现故障,则另一台PLC 将执行I/O 系统的控制任务。焦化二厂的输煤、1#、2#及3#、4#焦炉输焦的PLC系统都是热备(HSBY) 系统。热备系统适合在不容许任何停机时间的地方使用。通过冗余功能,热备系统可实现高可用性。两个底板均采用相同的软件和硬件进行配置。其中一台 PLC 作为主控制器。通过对用户逻辑进行扫描和对远程I/O 进行控制,该PLC 运行应用程序。而另一台PLC 用作备份控制器。在每次扫描之后,主控制器对备份控制器进行所有数据更新。如果主控制器出现故障,则备份控制器将在一个扫描周期内准备就绪,以执行控制任务。主控制器状态与备份控制器状态可相互切换。两台控制器中,每一台控制器均可切换到主控制器状态,但是,其前提条件是:另一台控制器必须处于备份控制器状态。远程I/O 网络始终是受主控制器控制进行工作。 第三章、Quantum 自动化平台远程I/O(RIO)网络的结构 在焦化二厂输煤输焦及大型机械的QUANTUM PLC系统采用的网络结构主是远程I/O(RIO),RIO网络配有以下几种 Quantum RIO 模块:RIO 主站:? 140 CRP 931 00 模块(单通道)? 140 CRP 932 00 模块(双通道) RIO 分站:? 140 CRA 931 00 模块(单通道)? 140 CRA 932 00 模块(双通道)上述模块均采用单( 或双) 同轴电缆进行通讯。在Quantum 远程I/O 结构里,每个控制器最多可支持 31 个远程I/O 分站。在一种远程I/O 配置中,可通过同轴电缆,将一个远程I/O 主站模块连接到每个远程分站的远程I/O 分站模块上。一个单电缆 Quantum RIO 配置,比如翻车机及堆取料机,其结构示意如下。 双电缆 Quantum RIO 配置比如3#、4#焦炉输焦的PLC系统,其结构示意如下。
输焦系统包括一个J203本地站和储焦楼1个远程站,操作站设置在煤焦集控室。远程站与本地站之间及本地站与操作站用冗余光缆连接通讯。 第四章、硬件安装 1、模块的安装步骤:
2、端子板的安装步骤
图3、煤焦PLC系统结构图 |
3、端子板的拆卸步骤
第五章、常见系统卡件介绍 1、140CPU43412控制器模块(CPU):CPU 模块外观及其组件如下:
CPU 模块LED 指示灯指示及相关的描述:
2、140CPS12400电源模块(CPS)CPS 模块外观及其组件如下:
CPS 模块LED 指示灯指示及相关的描述:140 CPS 124 00 接线图
CPS 模块接线图:
3、140ACI03000模块功能:模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图: 4、140ACI04000模块功能:
模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图: 5、140DDI35300模块功能:模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图: 6、140DAI75300模块功能:模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述: 模块接线图: 7、140DDI35310模块功能:
模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:模块接线图: 8、140DDO35300模块功能: 模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图:
9、140DAO85300模块功能:模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图:
10、140DRA84000模块功能: 模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:
模块接线图: 11、140CRP93100模块功能:
模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述:
12、140CRP93200模块功能: 模块外观及其组件如下:
LED 指示灯指示及相关的描述:
13、140CRA93100模块功能:
模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述:
14、140CRA93200模块功能:
模块外观及其组件如下: LED 指示灯指示及相关的描述:
第六章、系统维护及常见故障处理 1、维护项目与内容
检修项目 | 检修内容 |
PLC控制柜体 | ①有无损伤、变色、生锈 |
②有无振动、有无异常声音 | |
③有无因地面陷下、隆起等造成的倾斜 | |
④螺栓类有无松动、脱落 | |
⑤柜内有无浸水、结露或其他痕迹 | |
⑥是否附着污损、异物、尘埃 | |
电源电压 | 主回路、控制回路电压是否正常 |
控制回路及端子 | ①端子接线有无松动 |
②绝缘物有无破损及损坏 | |
③是否因过热而变色 | |
④端子有无破损或附着异物 | |
⑤端子排上的端子号和电线套上数字号是否清晰可读 | |
接地回路 | ①接地部有无因振动而松动、是否确实接好 |
②电线有无腐蚀或折断 | |
电缆引入引出部 | ①螺栓类有无松动 |
②电缆外皮有无被卡破 | |
③有无老鼠等小动物侵入的痕迹 | |
指示灯 | ①亮、灭显示是否正常 |
②透镜是否脱落、破损、变色 | |
③有无异物、尘埃附着 | |
④螺钉有无松动 | |
确认回路动作 | 开关等外部信号或模拟输入时,程序回路的功能是否能正常动作。 |
2、常见故障处理
故障现象 | 故障分析 | 处理方法 |
1、单个操作台灯不亮2、单个应有输入信号无 | (1)灯泡损坏或松动(2)接线端子松动(3)一次检测元件检测不准(4)卡件无输出或无输入(5)电缆断或接触不良(6)卡件通道坏 | (1)更换拧紧(2)拧紧(3)调整检测元件安装位置或一次检测元件检测(4)检查联锁条件(5)检查、修理、更换(6)更换通道或更换卡件 |
1、单个应有的输出动作没有 | (1)操作台、控制柜内故障(2)卡件无输出或无输入(3)电缆断或接触不良(4)限位开关动作不灵敏(5)卡件通道坏 | (1)检查、修理及更换不良部件(2)检查联锁条件(3)检查、处理、更换 (4)检查、调整碰块(5)更换通道或更换卡件 |
1、大面积的输出动作没有2、大面积的操作台灯不亮3、大面积的应有输入信号无 | (1)操作台、控制柜内配电故障(2)卡件非正常状态故障(3)通讯故障 | (1)检查配电回路(2)检查卡件工作状态(3)检查通讯 |
第七章、职业健康安全与环境保护注意事项 1) 维护维修人员务必做好防触电工作,穿戴绝缘劳保服及其其它措施。2) 维护维修人员务必确认所带设备,附合安全要求,功能性完好。3) 维护维修人员务必精神饱满,工作中严禁打闹,取笑等,做维修无关的事。4) 维护维修应在现场工艺负责人员、电气维修人员的配合下进行开展。5) 每项维修内容都要有详细记录。6) 要求做到工完、料净、场地清。7) 不是自己分管的设备,不得私自操作任何开关、按钮、键盘。 第八章、常见系统故障分析与处理实例 1、通讯故障11)现象:煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号时有时无,造成工艺无法自动开车。2)分析:
3)处理:最后确认煤6转远程通讯适配卡140CRA93200的B缆一直正常,A缆间断故障,可判定B缆一直正常但因主站B缆故障使得B缆不能通讯。A缆间断故障是煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号时有时无的直接原因。主站B缆与A缆交换,煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号正常。4)遗留问题:A缆间断故障原因还需进一步检查。2、通讯故障21)现象:3#堆取料机不能走行。2)分析:
3)处理:最后确认DO卡件无ACTIVE指示,主站与分站不能通讯3#堆取料机不能走行的直接原因。更换了主站的CRP卡件后正常。4)遗留问题:无。3、DI通道故障1)现象:J3#皮带无合闸信号。2)分析:
3)处理:最后确认DI卡件通道坏,更换了通道后后正常。4)遗留问题:无。4、DO通道故障1)现象:翻车机拨车机不停止。2)分析:
3)处理:最后确认输出卡件通道击穿,更换了卡件后正常。4)遗留问题:应进一步查找输出卡件通道击穿的原因。5、输入继电器故障1)现象:210闸门远程不能关闭。2)分析:
3)处理:最后确认输入继电器坏,更换了该继电器后正常。4)遗留问题:无。6、输出继电器故障1)现象:2#装煤车装煤无除尘信号。2)分析:
3)处理:最后确认输出继电器坏,更换了该继电器后正常。4)遗留问题:无。
如果您需要,我们能够解决您的缺损部分或交换。
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