Với sự tiến bộ không ngừng của tự động hóa công nghiệp, PLC đã trở thành một phần không thể thiếu trong điều khiển công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, nhiều kỹ sư không chắc chắn về kỹ thuật bảo trì, xử lý sự cố và vận hành của họ. Bài viết này tổng hợp một số kinh nghiệm và thủ thuật thu được khi sử dụng PLC, hy vọng sẽ là tài liệu tham khảo cho các bạn.
I. Đầu vào và đầu ra PLC
Một PLC nhỏ điều khiển linh hoạt một hệ thống phức tạp. Những gì có thể nhìn thấy là hai hàng đầu cuối rơle đầu vào và đầu ra so le, đèn báo tương ứng và số sê-ri PLC-giống như một mạch tích hợp có hàng chục chân. Nếu không tham khảo sơ đồ nguyên lý, bất kỳ ai cố gắng khắc phục sự cố của thiết bị bị lỗi sẽ gặp khó khăn và quá trình xác định lỗi sẽ cực kỳ chậm. Trước tình huống này, chúng tôi đã tạo một bảng dựa trên sơ đồ điện và dán lên bảng điều khiển hoặc tủ điều khiển của thiết bị. Bảng này liệt kê các số đầu cuối cho từng đầu vào và đầu ra PLC, cùng với các ký hiệu điện tương ứng và tên tiếng Trung-tương tự như mô tả chức năng của các chân trên mạch tích hợp.
Với bảng I/O này, những người thợ điện hiểu rõ quy trình vận hành hoặc quen thuộc với sơ đồ bậc thang của thiết bị có thể tiến hành khắc phục sự cố. Tuy nhiên, đối với những thợ điện chưa quen với quy trình vận hành và không đọc được sơ đồ bậc thang thì cần tạo thêm một bảng: Bảng chức năng logic I/O PLC. Bảng này minh họa một cách hiệu quả mối quan hệ logic giữa các mạch đầu vào (các phần tử kích hoạt và các phần tử liên quan) và các mạch đầu ra (bộ truyền động) trong hầu hết các quy trình vận hành. Thực tiễn đã chỉ ra rằng nếu bạn có thể sử dụng khéo léo bảng tương ứng I/O và bảng chức năng logic I/O, bạn có thể khắc phục sự cố điện một cách dễ dàng, thậm chí không cần tham khảo sơ đồ.
II. Khắc phục sự cố mạch đầu vào
Để xác định xem mạch đầu vào cụ thể-chẳng hạn như nút ấn, công tắc giới hạn hoặc hệ thống dây điện-có hoạt động bình thường hay không, hãy nhấn nút ấn (hoặc tiếp điểm đầu vào khác) trong khi PLC bật nguồn (tốt nhất là ở trạng thái không-hoạt động để ngăn chặn việc kích hoạt thiết bị ngoài ý muốn). Thao tác này sẽ-đoản mạch thiết bị đầu cuối đầu vào PLC tương ứng với thiết bị đầu cuối chung. Nếu đèn báo đầu vào PLC tương ứng với nút nhấn sáng lên, điều đó cho biết nút nhấn và hệ thống dây điện của nó đang hoạt động bình thường. Nếu đèn báo không sáng, nút ấn có thể bị lỗi, dây dẫn tiếp xúc kém hoặc mạch điện có thể bị hỏng.
III. Khắc phục sự cố mạch đầu ra
Đối với các điểm đầu ra PLC (ở đây chỉ đề cập đến đầu ra rơle), nếu đèn chỉ báo tương ứng với đối tượng được kích hoạt không sáng trong khi PLC được xác nhận là đang hoạt động thì điều này cho thấy chức năng logic đầu ra-của PLC cho đối tượng được kích hoạt đó chưa được đáp ứng. Nói cách khác, có lỗi ở mạch đầu vào; kiểm tra mạch đầu vào như mô tả ở trên. Nếu đèn báo tương ứng bật sáng nhưng bộ truyền động (chẳng hạn như van điện từ hoặc công tắc tơ) không hoạt động, trước tiên hãy kiểm tra nguồn điện điều khiển và cầu chì của van điện từ. Phương pháp đơn giản nhất là sử dụng máy kiểm tra điện áp để đo cực chung của điểm đầu ra PLC tương ứng. Nếu máy kiểm tra điện áp không sáng thì có thể có lỗi ở nguồn điện, chẳng hạn như đứt cầu chì. Nếu máy kiểm tra điện áp sáng lên, nguồn điện tốt và van điện từ, công tắc tơ hoặc hệ thống dây điện tương ứng bị lỗi. Nếu hệ thống vẫn không hoạt động bình thường sau khi khắc phục sự cố về van điện từ, công tắc tơ và hệ thống dây điện, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng: kết nối một đầu dò với cực chung đầu ra tương ứng và đầu dò kia với điểm đầu ra PLC tương ứng. Nếu van điện từ vẫn không hoạt động, điều này cho thấy có lỗi ở hệ thống dây điện đầu ra.
Nếu van điện từ hoạt động tại thời điểm này thì vấn đề nằm ở điểm đầu ra PLC. Do máy kiểm tra điện áp đôi khi có thể đưa ra kết quả sai nên có thể sử dụng một phương pháp khác để phân tích: đặt đồng hồ vạn năng ở dải điện áp và đo điện áp giữa điểm đầu ra PLC và thiết bị đầu cuối chung. Nếu điện áp bằng 0 hoặc gần bằng 0, điểm đầu ra PLC bình thường và lỗi nằm ở mạch ngoại vi. Nếu điện áp cao, điều đó cho thấy điện trở tiếp xúc của thiết bị đầu cuối này quá cao và nó bị hỏng. Ngoài ra, nếu đèn báo không sáng nhưng van điện từ, công tắc tơ, v.v. tương ứng vẫn hoạt động, điều này có thể cho thấy cực đầu ra đã bị cháy do quá tải hoặc đoản mạch. Trong trường hợp này, hãy ngắt kết nối dây bên ngoài khỏi cực đầu ra và sử dụng đồng hồ vạn năng đặt theo dải điện trở để đo điện trở giữa cực đầu ra và cực chung. Nếu điện trở thấp chứng tỏ tiếp điểm bị lỗi; nếu điện trở là vô hạn, điều đó cho thấy rằng tiếp điểm vẫn nguyên vẹn và đèn báo đầu ra tương ứng có thể có vấn đề.
IV. Khấu trừ logic chương trình
Có rất nhiều loại PLC thường được sử dụng trong công nghiệp. Đối với các PLC cấp thấp-, hướng dẫn sơ đồ bậc thang phần lớn tương tự nhau; đối với các mẫu máy tầm trung-đến{3}}cao cấp-chẳng hạn như S7-300, nhiều chương trình được viết bằng bảng ngôn ngữ. Sơ đồ bậc thang thực tế phải có chú thích ký hiệu tiếng Trung; nếu không, chúng rất khó đọc. Nếu bạn có hiểu biết chung về quy trình hoặc quy trình vận hành của thiết bị trước khi xem xét sơ đồ bậc thang thì sẽ dễ diễn giải hơn. Khi thực hiện phân tích lỗi điện, phương pháp truy tìm ngược{10}}còn gọi là phương pháp quay lui thường được áp dụng. Điều này liên quan đến việc sử dụng bảng tương ứng I/O để xác định vị trí rơle đầu ra của PLC tương ứng với điểm lỗi và sau đó truy tìm lại các mối quan hệ logic kích hoạt hoạt động của nó. Kinh nghiệm cho thấy rằng khi xác định được một vấn đề thì lỗi thường có thể được loại trừ vì hiếm khi có hai hoặc nhiều điểm lỗi xảy ra đồng thời trên một thiết bị.
Chẩn đoán sự cố PLC
Nói chung, PLC là thiết bị cực kỳ đáng tin cậy với tỷ lệ hỏng hóc rất thấp; tuy nhiên, các yếu tố bên ngoài cũng có thể khiến chúng gặp trục trặc.
Một công tắc lân cận có nguồn điện 220V có hai dây tiếp xúc tín hiệu đầu vào dùng chung cáp 4 lõi với đường dây điện 220V của công tắc. Khi công tắc bị hỏng và được thợ điện thay thế, họ đã tráo nhầm dây trung tính của nguồn điện với dây đầu vào chung của PLC. Điều này khiến ba điểm đầu vào PLC bị cháy khi nguồn điện được phục hồi.
Trong một trường hợp khác, sự ăn mòn đã làm đứt đường trung tính của máy biến áp nguồn hệ thống, dẫn đến nguồn điện 220V cung cấp cho PLC bị nâng lên 380V, làm cháy mô-đun nguồn ở phía dưới PLC. Trong quá trình chỉnh lưu tiếp theo, một máy biến áp điều khiển cách ly 380/220V đã được bổ sung.
Trên PLC Siemens S7-200, các đầu nối chung cho đầu ra được gắn nhãn 1L, 2L, v.v., trong khi các đầu nối làm việc được ký hiệu là AC L1 N. Nguồn điện +24V được ký hiệu là L+M. Điều này dễ gây nhầm lẫn cho người mới bắt đầu hoặc những người có kinh nghiệm hạn chế. Nếu L+M bị coi nhầm là đầu cuối nguồn điện 220V thì nguồn điện 24V của PLC sẽ bị hỏng ngay khi cấp nguồn.
Xác suất hư hỏng phần cứng đối với PLC, CPU hoặc các thành phần tương tự hoặc lỗi thời gian chạy phần mềm gần như bằng không. Các điểm đầu vào PLC cũng ít có khả năng bị hỏng trừ khi do sự xâm nhập-điện áp cao gây ra. Các tiếp điểm thường mở của rơle đầu ra PLC có tuổi thọ rất dài, miễn là không có hiện tượng đoản mạch ở tải ngoại vi hoặc lỗi thiết kế khiến dòng tải vượt quá phạm vi định mức. Do đó, khi khắc phục sự cố về điện, cần tập trung vào các bộ phận điện ngoại vi của PLC. Đừng tự động cho rằng phần cứng hoặc chương trình PLC bị lỗi. Điều này rất quan trọng để nhanh chóng sửa chữa thiết bị bị lỗi và tiếp tục sản xuất. Do đó, khi khắc phục sự cố về điện trong mạch điều khiển PLC, không nên tập trung vào bản thân PLC mà thay vào đó là các bộ phận điện ngoại vi trong mạch điều khiển.