烟机（长城机）水松纸换纸装置不能自动搭接的故障维修

由于烟厂的部份旧型的烟机使用年限长，部份部件已经老化，工作效率低，至使操作维修人员的劳动强度加大，由于有指标限制不可能一次性更新设备，就委托一些烟机设备供应公司进行改造，VCT公司和一家烟机设备公司联合开发了水松纸自动换纸装置。 水松纸就是使烟条和滤嘴连接在一起的纸张，装置负责水松纸供给，当旧纸盘将要使用完时，装置将新纸盘和旧纸盘的纸条粘贴在一起，切除旧纸盘，实现不间断供纸。 VCT公司主要负责设备的安装维护工作。在维护过程中，遇到这样一个案例，我认为有一定的特点，故对这次维修做一个小结。 一、故障现象 烟厂方面反映我们改造的一台机器不能实现自动搭接，水松纸不足指示灯不会熄灭，但可以进行手动拼接。到现场观察发现，当旧纸盘快用完时，水松纸不足指示灯亮，但加速棍电机不启动，胶带架及切刀机构都不动作，按下手动拼接开关，装置能动作，拼接正常，水松纸不足指示灯熄灭。 二、系统介绍 为了便于分析故障，现将改造后的系统组成及特性作简要的概述。 水松纸搭接电气控制系统 改造后的控制系统采用由PLC和变频器组成的交流变频调速系统，其与一般调速系统相比，在响应性，控制精度方面有更高的性能，用其取代原来的直流调速系统，不仅可以降低成本，提高经济效益，而且增强了设备运行的安全性，减少用户维修费用。 系统的组成及控制过程 系统的核心是变频器和PLC，用接近开关，光电开关、按钮等输入传感器将运行过程中的状态，信号和设定信号检测出来，发送到PLC的输入单元，PLC执行用户程序，驱动报警器、电磁阀、变频器向控制对象发出操作命令。 （1）变频器采用ABB公司的ACS140标准型。用于控制加速辊电机。其控制信号有两个，一个是伺服主机的模拟量，由主机变频器输出，接本系统变频器外部给定输入端于2、3点。当主机转速为10000转/分时，主机变频输出10V电压，主机输出电压与主机转速成正比。当主机输出10V时，通过调整对应于ABB变频器的50HZ，这样使得动态换纸时，新水松纸和旧水松纸线速度一致。一个是PLC综合控制输出的开关量，由PLC的Q1.0点输出，接至变频器端子8、11点。当PLC的Q1.0点输出，短接变频器8、11点，使变频器控制加速辊电机伺服主机转速启动运动。 变频器需设定的参数 代号 名称 范围 设定值 备注 9902 应用宏选择 0-7 1 1001 外控1连接方式 0-10 2 控制启停 1003 电机方向 1-3 1 正转 1102 选择外部控制 1-8 6 选择外部控制1 1103 定义外部给定的选择 0-11 1 给定来自AI1 1105 外部给定1的最大限幅值 0-300 50 当外部AI信号高于该值时，外部给定限于参数设定值。 2008 最大输出频率 0-300 150 2202 加速时间 0.1-1800 1.0 当换纸不稳定、断纸时，可改变参数1105、2202做适当的调节 （2）PLC采用西门子S7-200，有8个输入量，5个输出量。 I1.0至I1.3四个输入点由一组BCD（8421）码开关控制，用于设定水松纸脉冲数。水松纸脉冲检测光电开关，和码盘配合检测盘转动的次数，纸盘越小，光电开关检测到脉冲数越高，当光电开关检测脉冲数与设定的脉冲数一致时，水松纸不足指示灯亮，提示操作工准备换纸，操作工装好新纸盘，贴好胶带，把胶带架搬到位，胶带接近 开关动作输出，I0.7指示灯亮，当光电开关检测的脉冲数与主机脉冲数成固定比例时，PLC输出端Q1.0点输出，使变频器伺服主机转速控制加速辊电机启动。当到达由PLC的I0.5、I0.6输入点BCD码设定的时间，PLC的 Q0.1点输出，拼按阀动作，使新旧水松纸粘贴在一起并通过切刀将旧水松纸切除，完成动态换纸。 三、故障分析 通过对系统的认识和分析，对系统有了整体认识，对故障分析就有一定基础。 1、故障分析 根据故障现象，不能自动拼接，但手动拼接正常说明装置的机械部份、气路、变频器都能正常工作，问题主要是PLC的个输入控制信号，根据这个思路首先检查PLC的面板，因为PLC的面板有对应的输入输出显示，当外部线路出现故障时，PLC的输入指示灯会有对应的故障指示。 2、故障检测 通过观察PLC的“POWER”灯亮，说明PLC的电源正常，“RUN” 灯亮，说明PLC能正常运行，各输入点对应的指示灯也正常，说明各输入开关及连线正常，当旧纸盘快要使用完时，水松纸不足指示灯对应的PLC 输出指示灯亮，但变频器使能端对应的输出点指示灯直到纸用完都没有亮。手动拼接正常，各输入点正常，但不能进行自动拼接，难道用户程序有问题，但对于一台已正常运行的设备突然有故障，一般没有必要怀疑PLC程序出问题，除非是PLC附近出现过较严重的短路事故，使程序烧坏一部份，通过观察和询问操作工，没有出现过类似情况。 于是重新对系统电路图仔细分析，水松纸自动拼接操作是由捕烟轮检测来的脉冲、水松纸检测脉冲、拼接接近开关、延时调节拨码开关、脉冲数调节这五个输入量共同作用控制的。因现场没有示波器，不能从波形上判断光电开关、接近开关是否正常。于是停机后逐一对这几个量的检测开关、控制开关检查，模拟每个开关处于工作状态，测量PLC输入端对应的电压值。转动水松纸盘，PLC的输点I0。4随着亮灭，当灯亮时测量I0。4对公共点M端电压为24伏，说明水松纸检测开关正常。采用同样的方法检测其余的检测开关，当检查到捕烟轮接近开关时，发现PLC输入端点相应的指示灯没有变化，一直亮着，测量I0。1点的电压为24伏，正常情况下捕烟轮检测接近近开关随着捕轮的转动而接通和断开，接通时输出24伏，断开时输出0伏，为什么I0。1点指示灯不变化，仔细检查线路，发现接近开关正电源端和输出端之间并接着一个电阻，断开电阻后，I0。1指示灯熄灭，转动捕烟轮I0。1点指示灯不亮，测量过渡端子排上接近开关的电源电压为24伏正常，判断是接近开关故障，是电阻使PLC对应输入点指示灯亮，接近开关已经损坏。 3、故障原因分析 并接电阻的原因是捕烟轮的转速很高，PLC输入端是OV接共端（1M）所以需要响应频率高的PNP型接近开关，而原机拆下的是NPN型的，故用了一个上拉电阻改变接近开关输出状态。当接近开关损坏了，没有输出，由于电阻作用，使PLC输入端为高电位，指示灯亮，从而使前面出现误判断，经过检查接近开关没有碰撞的痕迹，分析是其响应频率不满足要求，使用一段时间就损坏了。 四、维修试车 通过故障分析，检测找出了故障元件，经分析接近开关不工作的原因是其响应频率不能满足高转速的变换，造成误判断的原因是接了上拉电阻，根据主机最高转速为10000转/分，捕烟轮有24槽，捕烟轮接近开关检测信号每秒变化4000次，于是更换了一个响应频率为5KHZ的PNP型接近开关，拆除上拉电阻，对其它输入元件，调整紧固。调整正常后接通电源，对自动拼接过程作几次试验，拼接正常。 五、总结 通过这种一次故障检修，使自己又积累了一次宝贵的经验，总结如下： 1、随着科学技术的发展，新技术、新设备普及，使控制系统简化了，但在维修过程中一定要对设备（变频器、PLC、接近开关、光电开关）的结构、原理、控制方式有充分的了解，才能避免盲目的检查，提高工作效率。 2、在调查研究过程中，应根据检测信号的特点仔细观察信号变换时所对应的现象，虽然烟机转速很高，但相应的PLC输入显示和直接接通的点在显示上还是有一定的区别，快速变化的信号显示灯相对要暗些。 总之，电路维修并不困难，重点是要了解电路结构，设备的工作原理，观察现象要仔细，总结以前维修的经验，针对故障产生的现象采用适当的检测方法就能快速地查出故障的原因并加以排除，达到事半功倍的效果。 参考文献： 《电器及PLC控制技术》（黄净）主编 机械工业出版社 《通用变频器应用技术》（刘美俊）编著 福建科学技术出版社 《维修电工技能》 中国劳动出版社 《水松纸自动搭接使用说明书》 水松纸搭接电气控制系统