一起原料输煤PLC系统故障分析

沈敬辉,刘建伟

(陕西渭河煤化工集团有限责任公司计控电仪部，陕西 渭南 714000)

1 输煤系统概述

图1 二期输煤系统拓扑图

陕西渭河煤化工集团有限责任公司输煤控制系统由一、二期输煤控制系统和三期输煤控制系统两个独立的PLC程控系统组成，PLC系统的应用极大的提高了输煤系统的自动化程度，减少了人力物力，也为企业原料煤的储存和供应提供了有力的保障。原料输煤系统采用技术先进的MODICON 昆腾系列PLC，CPU采用双机热备系统，通讯采用RIO总线技术，人机界面系统全面采用灵活直观的上位机系统。上位软件采用Wonderware公司的intouch为基础进行开发，下位编程软件采用施耐德Unity Pro XL编程软件，并且成功导入FDB编程技术，系统增加流程预选择及声光报警等功能，系统智能化程度高，大大减少了误操作几率。PLC系统故障率低，有效的保障了公司生产系统输煤的稳定性。图1为原料PLC系统拓扑图。

2 输煤系统故障现象原因分析及处理

2.1 故障现象

原料输煤PLC 系统自投运以来运行一直稳定，突然在2019年3月12日至2019年4月10日一段时间以来，工艺人员反映，在输煤系统正常运行时，不定期出现一部分输煤皮带全部停机，影响正常输煤。经过近一个月深入检查，通过查看所有运行皮带的历史曲线，发现卸煤流程的皮带(1PA、1PB、2PA、2PB、HPA、HPB、RPA、RPB 、CPA、CPB)和输煤3PA、3PB皮带在运行过程中出现了运行信号突然同时丢失的现象。图2为输煤系统上位图。

图2 二期输煤系统上位图

2.2 故障原因分析

输煤系统出现上述故障后，电气部门通过深入技术分析，有一个共同现象是所有出现运行信号丢失的输煤皮带信号都来自PLC控制柜的2#程控柜，初步判断2#程控柜在运行过程中出现了暂态故障，导致PLC中CPU未接收到2#程控柜的信息。导致2#程控柜公共部分出现这种故障的原因主要有两个方面，即电源和通讯出现问题。从此两点入手解决问题，首先更换了2#程控柜电源模块，经运行一段时间后该故障仍旧出现，故判断该故障与PLC电源模块无关，排除了电源模块故障后，基本可以断定故障来源于2#程控柜通讯信号丢失方面。

经过进一步分析，2#程控柜通讯信号丢失故障有可能由以下几个问题引起：(1)2#程控柜通讯模块本体故障导致的信号突然丢失；(2)2#程控柜和其他柜体连接的通讯同轴电缆接触不良导致的信号突然丢失；(3)其他原因引起的通讯信号突然丢失。通过测试，我们先后排除了通讯模块本身故障、通讯同轴电缆接触不良两项问题的可能性，最终将问题锁定为：由于外部原因引起的2#程控柜通讯信号突然丢失。

通过以上排查过程后，最后将视线转移到2#程控柜外部某些因素导致了此种故障。经过层层筛查，确定为在此类故障发生之前，在原料配电室为4台新装甲醇泵配备了丹佛斯FC302变频器，变频器的控制电缆在敷设过程中与2#程控柜的同轴通讯电缆在电缆桥架中有重叠部分，当变频器运行时，变频器自身产生的电磁谐波通过控制电缆导致了2#程控柜通讯时而中断。

2.3 故障处理

确定原因后，及时对PLC程控柜的接地重新检查紧固，并将2#程控柜的通讯同轴线缆移至柜子顶端，让其远离干扰源。经过以上处理后，输煤系统PLC通讯突然中断故障至今再未出现，通过故障排除杜绝了此类故障的发生，提高了设备的运行率，给公司创造了效益。

3 结语

通过此次对输煤系统PLC 2#程控柜通讯信号突然中断典型故障的分析及处理得出，随着现代电子技术的发展，变频器的应用已日渐广泛，但不可忽视的是，变频器在运行中特别是低频运行中会产生电磁谐波污染，对于周围同等电压等级的电气设备可能影响甚微，但对于周围电气通讯设备将会产生很大的干扰，尤其是采用同轴线缆的PLC尤为明显。因此为了减小变频器的干扰，保证PLC设备运行稳定，选择控制电缆时必须采用屏蔽电缆，屏蔽层单侧可靠接地，同时尽量使PLC设备以及附属通讯设备同变频器设备隔开安装，杜绝控制电缆及通讯电缆敷设中有重叠部分，只有这样才能保证PLC设备以及附属通讯设备长周期稳定运行。