Greške u analognim izlazima signala obično proizlaze iz smetnji u polju, grešaka u ožičenju ili nepravilne konfiguracije. Među njima, najčešći su slučajevi u kojima drajv s varijabilnom frekvencijom (VFD) ometa analogne kanale PLC-a; takvi problemi se mogu efikasno riješiti instaliranjem modula za izolaciju signala.
I. Klasična studija slučaja: PLC 4-20mA izlaz ne uspijeva kontrolirati VFD
Fenomen greške
U specifičnoj automatizovanoj proizvodnoj liniji, Siemens S7-1200 PLC koristi tačku analognog izlaza (AO) za generisanje strujnog signala od 4-20 mA koji je namenjen za kontrolu pokretanja/zaustavljanja rada Siemens VFD-a. Međutim, VFD i dalje ne reaguje, sprečavajući terensku opremu da radi pri promenljivim brzinama.
Proces rješavanja problema
Početna sumnja: greška AO modula
Multimetar je korišten za mjerenje izlaznih terminala PLC-a; očitanja su pokazala da je signal od 4-20mA prisutan i normalan, čime se isključuje bilo kakvo oštećenje hardvera modula.
Testiranje sa zamjenskim VFD-om
Nakon zamjene VFD-a identičnim modelom, problem se nastavio, potvrđujući da nije bilo kvarova na ulaznim terminalima VFD-a.
Provjera korištenjem standardnog izvora signala
Korišten je ručni generator signala za direktan unos 4-20mA signala u VFD. VFD se normalno pokrenuo, pokazujući da i upravljačka logika i aktuator ispravno funkcioniraju.
Lociranje izvora smetnji
Na osnovu sveobuhvatne procjene, utvrđeno je da se visoko{0}}harmonici koje generiše VFD vraćaju kroz signalne linije u analogne kanale PLC-a, uzrokujući izobličenje ili potiskivanje signala.
Rješenje
Modul za izolaciju signala (model TA3012) je instaliran između analognog izlaznog kanala PLC-a i VFD-a:
Ulazni terminali 5 i 6 su povezani na AO modul PLC-a.
Izlazni terminali 1 i 2 su spojeni na upravljačke terminale VFD-a.
Eksterno napajanje od 24 VDC je spojeno na terminale 3 i 4 kako bi se osiguralo napajanje modula.
Nakon instalacije, VFD je uspješno odgovorio na kontrolni signal i sistem je nastavio s normalnim radom.
Analiza korijenskog uzroka
VFD stvara značajne elektromagnetne smetnje (EMI) tokom rada.
Signalne linije nisu imale izolaciju, što je omogućilo da se smetnje provode duž petlje kola nazad do izlaznog stepena PLC-a.
Analogni izlazni modul je imao ograničenu otpornost na smetnje uobičajenog{0}}moda, što je rezultiralo time da je izlazni signal "ugušen" šumom.
Ključni zaključak: U sistemima u kojima PLC i VFD dijele zajedničku kontrolnu petlju, imperativ je instalirati izolacijske module na analogne kanale kako bi se blokirao put širenja smetnji.
II. Proširena studija slučaja: Signal senzora pritiska pokazuje pozitivno linearno odstupanje
Fenomen greške
U sistemu koji se sastoji od 10 pumpi visokog{1}}pritiska u radionici, pumpa br. 8 je pokazala anomaliju: kada je pritisak postavljen na 40 kg, stvarno očitavanje povratne informacije dostiglo je 70 kg; slično, kada je postavljeno na 80 kg, stvarno očitanje je bilo 110 kg. Ovaj obrazac je ukazivao na konzistentno pozitivno linearno odstupanje.
Proces rješavanja problema
Senzor je zamijenjen na drugu poziciju pumpe, gdje je normalno funkcionirao; ovo je isključilo kvar unutar samog senzora.
Inspekcijom je otkriveno da su i negativni terminal senzora i njegov zaštitni sloj istovremeno povezani na "M" terminal (zajednički analogni ulaz) PLC-a.
Nakon isključivanja zaštitnog sloja sa PLC terminala i odvojenog uzemljenja, greška je nestala.
Analiza korijenskog uzroka
Dvožilni{0}}senzor prima napajanje od 24V od PLC-a, a njegov negativni terminal služi kao izlazna tačka signala.
Kada je zaštitni sloj kratko-spojen na negativni terminal, struje interferencije-generirane indukovanom elektromotornom silom-su superponirane na signalnu petlju.
Ovo uzrokuje da ulazna struja premašuje stvarnu vrijednost, što rezultira "lažnim" očitanjem tlaka.
Korektivne mjere
Zaštitni sloj treba biti uzemljen u jednoj tački na kraju uređaja na terenu; ne smije dijeliti zajedničku masu sa signalnim žicama.
Koristite modul za izolaciju signala da prekinete sve potencijalne uzemljene petlje.
Implementirajte softverske algoritme filtriranja (npr. inercijalno filtriranje prvog-reda) unutar PLC programa.
