PLC在自动板框压滤机中的应用及故障分析

PLC在自动板框压滤机中的应用及故障分析

杨辉

河南中美铝业有限公司，河南郑州 452470

〔摘 要〕随着全球能源,环保行业的迅猛发展，食品、药剂、生化、冶金、煤炭等行业高纯净、高品位的需求和经济全球化,过滤与分离机械工业越来越受到各国的重视。我公司在高白超细氢氧化铝微粉生产中固液分离工序使用的是立式自动板框压滤机。由于各种因素的影响，使得压滤机在运行过程中经常出现的一些常见故障。为了使压滤机安全可靠运行 ，必须采取相应的预防措施。实践证明，所做的改进切实可行,投入少,运行效益良好。根据我多年的工作经验，就对立式自动板框压滤机常见故障分析及措施进行论述。

〔关键词〕压滤机； PLC ； 以太网 ； 触摸屏； 故障分析

由于PLC具有使用灵活，通用性强。可靠性高，抗干扰能力强。接口简单，维护方便。体积小，功耗小，性价比高。编程简单，容易掌握。设计，施工，调试周期短的特点。随着高新科技的发展,PLC在各企业工业生产中的应用越来越广泛。，我公司在高白超细氢氧化铝微粉生产中固液分离工序使用的是由PLC控制的立式自动板框压滤机。其在氧化铝生产固液分离中起着十分重要的作用。

1、结构和控制系统简介

压滤机主要由本体，高压水站、液压站、控制系统四大部分组成。每一部分各有若干电气元件分布 ,如检测各阀门开关状态的接近开关 ,检测管道或油缸压力的压力变送器等。为了就地采集来自现场的输入信号,接收来自CPU的输出指令,四大部分各设置了个远程I/O子站,通过以太网交换机用以太网方式与CPU实现通讯。压滤机控制系统通讯方式见图 1 。

图1 压滤机控制系统通讯方式

压滤机工作分为 4 个主要步骤：进料、挤压、干燥、卸料 , 见图 2

图 2 压滤机工作流程

当顶紧装置上升,板框闭合后,进料阀打开,浆液进入各个滤室； 进料结束后,高压水泵将水泵到橡胶隔膜,压迫隔膜使滤液通过滤布; 再打开干燥阀,用干燥空气充满滤室,使滤布上方的高压水回流到高压水站,并带走滤饼中的部分剩余水分;干燥后板框打开,滤布移动使滤饼从压滤机两侧卸出 。

3、常见故障与分析

3.1 接近开关类故障

接近开关安装在专用的接近开关托架上,托架固定在气动阀门上。接近开关随阀门一起动作时,与金属目标物的距离发生变化,从而检测出阀门的开、关状态。当接近开关松动、脱落、损坏,或接线端子松动时,阀门状态监测信号就会出现异常,并发生报警。在生产过程中,有时会发生跳跃某一工作步骤而进入下一步骤的情况,这类题经常被误解为程序紊乱，但经仔细检查发现，引起这一问题的主要原因 是由 于金属目 标物调整不当，或接近开关故障处于常亮状态,阀门的开、关信号同时到达 PLC。此时只要重新调整固定金属目标物或更换接近开关即可排除。由于压滤机的漏液,经常有稀滤饼掉落在金属目标物和接近开关上,使接近开关检测不到金属目标物 ,PLC系统会自动判断为阀门开关状态异常,从而发生报警。因此,需要定期清理接近开关及金属目标物。

3.2 PLC故障

PLC 故障种类很多,这里只介绍比较常见的几种。

1)CPU不运行。首先确认外部电源是否正常,CPU是处于“编程”模式还是“运 行”模式，再检查PLC 程序是否正常,是否存在程序丢失等情况。如果CPU损坏,就需要更换CPU,当程序丢失或更换 CPU时需要重新下载PLC程序。

2)PLC输入、输出模块故障。发生这类故障时可以直接更换相应的模块,不需要下载 PLC 程序;如果仅是模块通道损坏,也可以将控制线更换到备用通道上,A-B1769系列PLC采用Logix5000软件编程 ,只需要在程序中对地址进行相应修改,即可完成,相当方便,并可以节约备件费用。

3) 通讯故障。由于各I/O子站都是通过以太网方式与CPU实现通讯、交换数据,因此网络线接口损坏或接触不良是导致通讯故障的常见原因。由于子站与交换机距离较远,网线接口都是手工制作的，密封性较差,使用一段时间之后就会出现接口损坏的情况,需要重新制作。另外以太网通讯模块的损坏也会引起无法通讯的故障,更换以太网通讯模块时需要重新设置地址。

3.3 液压站故障

液压系统常见的故障有系统压力不正常、泄露、振动、液压冲击、判刑、噪声过大等。液压系统故障产生的原因是多方面的,且原因往往是隐性的,因此判断故障时不像电气故障那样有相应的检测手段,所以当出现液压故障时,经常是先排除电气方面的原因，如液压电磁阀不动作,应先检查电磁阀线圈是否得电。对于出现的液压故障,首先要根据故障现象,掌握并分析液压回路的原,熟知液压元器件的结构，对于可能产生的故障现象的原因建议采取排除法逐一排除。例如 , 可能引起系统压力不正常的常见原因有：1)液压泵内零件磨损严重， 动能不足；2)泵的转向不正确,泵量低； 3)控制阀阀芯由于故障卡住, 引起系统卸荷；4)液压元件磨损或密封件损坏,造成内外泄露；5）油位过低,油过滤器堵塞；6)油温过高或过低,降低了油液的粘度。

3.4触摸屏故障

压滤机使用 XYCOM2000 型不太适应现场恶劣环境,比较容易损坏,改用 2711P-RDT10C彩色液晶显示屏,色彩鲜明,中文显示,方便操作者阅读和操作，使用寿命较长。触摸屏无法操作的常见原因同样是由于网络线接口接触不好,这一问题已经得到解决。另外触摸屏内部故障也会导致无法操作或显示黑屏,这时需要更换触摸屏并重新下载触摸屏程序。

4 日常维护

该立式自动压滤机在高白超细氢氧化铝微粉生产中固液分离工序中发挥重要作用,因此对压滤机的维护应以预防为主,不能等到故障发生后再去解决。点检和日常维护很重要,操作人员应定期清理检查元件上的杂物;注意检查接近开关是否固定好,检查气源管及接头有无漏气点;检查电气元件的腐蚀状况，根据实际需要不定期更换。另外,根据多年的工作经验针对全自动立式板框压滤机一些常见的电气故障，进行了如下改进：

1)手工制作的网线接口经常损坏导致各子站与CPU 无法实现数据交换，根据现场实际长度订制成品网线,接口密封性好,损坏大大减少。

2)由于环境恶劣,PLC 模块多次发生损坏，提高柜体防护等级，减少入侵粉。

3）立式自动压滤机的顶紧装置采用电机驱动方式,当顶紧上限和动力臂检测接近开关失效后,顶紧装置会一直上行最终导致顶紧装置卡死。这时往往需要通过反盘顶紧电机或拆卸顶紧装置来解决,维修量较大。通过研究对全自动立式压滤机时进行了改进,采用液压驱动方式,该方式通过 PLC 自动控制液压油泵和液压电磁阀的动作,驱动液压油缸的上升和下降以控制顶紧装置的上行与下行,从根本上解决了“卡死”问题。

4）立式自动压滤机传输阀门状态等信号时,全部采用硬接线方式,电缆和接线端子数量繁多,由于松动或接触不良、腐蚀、损坏等原因成为易故障点。对此进行了改进，采用以太网通讯方式,各子站的 I/O 信号仅通过一根网线就可以传输,控制电缆和接线端子大量减少,整个控制系统更加简洁高效。

5、结束语

经过不断的技术改进，全自动板框压滤机的故障率大大降低,故障数从最初每月的几十次降到只有几次,保证了压滤机的连续运行，大大提高了工作效率。生产实践证明，改进措施是切实可行的,投资少,运行效益良好,使该台自动立式板框压滤机在高白超细氢氧化铝微粉生产中固液分离工序中起到了重要的作用。

参考文献

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作者简介：杨辉，男，党员，2008年毕业于河南工程学院。在中美铝业电仪车间从事维修电工工作。2013年发表论文《电动机单相运行的原因及预防》，2018年发表论文《浅谈变频器常见故障分析及预防措施》