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【工控知识】可避免的24V电源接地故障

 反恐精英秃鹫 2016-03-22
精彩内容

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有一套真空浸渍系统运行大概有2年多了,厂家已经不保修。有一次控制系统出现故障,把我叫过去看看。

我打开控制柜,看到是S7-300的系统。故障现象:S7300CPU和扩展模块上的指示灯不断地的亮灭,看上去象是整个系统上电、重启、一会又断电,如此循环。

我一般随身带一块万用表,怀疑那里有问题,就先用表量一量电压、电流等是否在合理范围。很自然,我拿出表量CPU的24V供电是否正常,还真是24V供电不正常,电压时有时无大幅波动,最高电压到不了24V。整个控制系统是由一块铁壳的24V开关电源供电,不是这个电源坏了,就是外面线路有短路类故障导致电源过载。


所以拆掉电源上的输出线,量电源输出电压,24V正常,电源暂时认为是好的。再量24V负载线路与0V线间的电阻,非常小,很显然某个地方短路了。目前的开关电源都是有输出短保护的,当电源检测到短路(实质就是电流过大)时关闭电源输出(保护),隔一段时间,再恢复输出,若短路仍存在,会再次保护。


所以看到的故障现象就是CPU不断地重启。接下来就是排查是哪里短路了,方法没什么可讲的,就是分区拆24V线,量对0V的电阻,最后查出来是一个油位开关的24V对0V短路。

这个油位开关装在真空罐内的地面上,地面钢板上设有一个洞,若罐内浸渍油漏出,会汇流至此洞,油位开关(浮球)动作,由S7300检测并报警。由于油气的长期侵蚀,油位开关的导线外绝缘受损,与罐体钢板搭通,而罐体和0V是同电位(接地),所以开关上的24V与0V就短路了。

这类故障其实很常见,写一写也没什么可圈可点的地方。

我想说的是,这套系统在设计上存在不合理的地方。PLC的开关量输入点是双向的,公共点可接0V,也可接24V,对PLC来讲没什么区别,但在一个控制系统中,公共点接什么是有讲究的。
  

我们知道没有不出故障的系统,因此在设计系统时就要把可能的故障因素考虑在内。当出现故障时,希望它是局部的,至少影响是局部的,也希望故障很容易定位。

一般的系统,直流电源的0V是和地、机壳等同电位的。在一个0V接输入公共的系统中,24V线被送到了每一个开关量传感器上,任何的绝缘故障都可能导致24V对地(0V)短路,影响是系统级的;


并且,如果是开关量输入线对地绝缘不好,也可能此线上的信号送不到PLC的输入,成为控制的一个隐性故障。如果是24V接公共输入,送到开关量传感器的是0V线,它若对地短路,不会造成故障;另一方面,开关量输入线若是绝缘不好,对地(0V)有漏电,等同于PLC有输入,是一个误动作信号,很容易识别,故障范围也仅限于该输入。

所以,如果没有特别的原因,PLC的开关量输入公共点应接24V。就象前面写的油位开关故障,若是24V接公共的系统,顶多是油位开关误报,不会影响系统运行。  



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