MODICONQUANTUMLC控制系统维修指南.docx

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MODICONQUANTUMLC控制系统维修指南

文档编制序号：

[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

MODICONQUANTUMLC控制系统维修指南

焦化二厂输煤输焦及大车

MODICONQUANTUMPLC控制系统

维修指南

胡志胜

第一章、系统简介

第二章、Quantum自动化平台各部件的概要

第三章、Quantum自动化平台远程I/O（RIO）网络的结构

第四章、硬件安装

第五章、常见系统卡件介绍

第六章、系统维护及常见故障处理

第七章、职业健康安全与环境保护注意事项

第八章、常见系统故障分析与处理实例

第一章、系统简介

1994年，施耐德电气公司推出了世界上第一个通用自动化平台Quantum，成为满足大部分离散和过程控制的经济和灵活的硬件控制平台。

Quantum提供满足不同需求的背板尺寸，背板总线速率高达80兆，采用高性能的586CPU，单机支持超过300个回路和65000点I/O的大型控制系统。

久经考验的冗余热备技术，提供包括CPU、电源、远程I/O、工业控制网络（ModbusPlus）的冗余热备解决方案。

ModiconQuantum系列PLC系统采用模块插拔式结构，因此更换和系统扩展都十分方便，软件方面据有丰富的指令系统。

所有I/O模块均可带电热插拔，提供防爆的本质安全型模块和符合美国军标的表面涂敷涂层模板，能有效抵抗酸碱环境腐蚀；输出模块的故障状态预设置功能提供系统更高的安全性和可靠性；在网络和通讯技术上，Quantum提供10/100M自适应TCP/IP以太网接口模块，并支持冗余双环光纤以太网技术，确保数据交换的高速、可靠，提供完整的工业级网络接口设备。

施耐德电气公司的Quantum产品提供多种I/O技术，包括：

远程I/O、分布式I/O、现场总线Momentum产品，并支持冗余的现场I/O网络。

先进的技术、无以伦比的可靠性、开放的体系结构使Quantum成为过程控制的优秀产品。

在焦化二厂的输煤、1#、2#及1#、2#焦炉输焦及大型机械焦炉四大车、翻车机、堆取料机等自控系统都采用了QUANTUM系列的PLC系统。

焦化二厂的输煤、1#、2#及1#、2#焦炉输焦自控系统网络结构类型基本一致，大型机械焦炉四大车、翻车机、堆取料机等网络结构类型基本一致，本文结合输煤输焦PLC系统实例，兼顾大型机械PLC系统，就QUANTUM系列的PLC硬件维护做粗略的介绍，以抛砖引玉，促进该系统的维护维修水平得到不断提高。

第二章、Quantum自动化平台各部件的概要

1、控制器模块（CPU）

QuantumCPU作为系统的主机使用，控制Quantum系统中的本地、远程以及分布式I/O。

该模块安装在Quantum本地I/O底板上。

该模块采用数字化控制方式，执行特定功能，通过数字量和模拟量输出来对各种类型的机器与过程进行控制。

2、电源模块（CPS）

Quantum电源模块用于向安装在底板中的所有模块提供电源，其中包括：

QuantumCPU模块

通讯接口模块

QuantumI/O模块

3、I/O模块

QuantumI/O模块是电气信号处理器，该处理器可将来自现场设备的信号，转换成一种可由CPU进行处理的电平信号及将CPU处理后的电平信号输出到现场设备。

所有I/O模块均采用光电隔离方式连接到总线上。

所有I/O模块均为可进行软件配置的I/O模块。

典型的现场设备包括：

限位开关

接近开关

温度传感器

电磁线圈

阀执行机构

4、网络接口模块

Quantum自动化平台可提供不同类型的网络接口模块，下表中给出网络接口模块的相关描述。

5、底板（XBP）和底板扩展（XBE）模块

底板（XBP）Quantum底板可以用于本地、远程或分布式I/O结构中。

有2槽、3槽、4槽、6槽、10槽和16槽等六种类型的底板。

任何模块可插在任何底版的任何槽中。

底板扩展模块（XBE）利用140XBE10000底板扩展模块，ModiconQuantum具有可将本地和远程I/O分站扩展至二个底板的结构。

为了增加I/O容量和效率，可使远程I/O分站数目的最小化，底板扩展模块可达到节约的效果。

通过减少QuantumCPU所控制远程I/O分站的数目，底板扩展模块还能够改善系统远程I/O的总体性能。

对于可由一套Quantum远程I/O系统进行控制的离散量I/O，底板扩展模块可将离散量I/O的最大数目提高一倍。

二炼焦四大车PLC系统都采用了该模块，系统结构示意如下：

6、热备系统

一套热备（HSBY）系统基于两台采用相同配置的可编程序逻辑控制器，这两台PLC互相连接，并连接到相同的远程I/O网络上。

如果其中一台控制器出现故障，则另一台PLC将执行I/O系统的控制任务。

焦化二厂的输煤、1#、2#及3#、4#焦炉输焦的PLC系统都是热备（HSBY）系统。

热备系统适合在不容许任何停机时间的地方使用。

通过冗余功能，热备系统可实现高可用性。

两个底板均采用相同的软件和硬件进行配置。

其中一台PLC作为主控制器。

通过对用户逻辑进行扫描和对远程I/O进行控制，该PLC运行应用程序。

而另一台PLC用作备份控制器。

在每次扫描之后，主控制器对备份控制器进行所有数据更新。

如果主控制器出现故障，则备份控制器将在一个扫描周期内准备就绪，以执行控制任务。

主控制器状态与备份控制器状态可相互切换。

两台控制器中，每一台控制器均可切换到主控制器状态，但是，其前提条件是：

另一台控制器必须处于备份控制器状态。

远程I/O网络始终是受主控制器控制进行工作。

第三章、Quantum自动化平台远程I/O（RIO）网络的结构

在焦化二厂输煤输焦及大型机械的QUANTUMPLC系统采用的网络结构主是远程I/O（RIO），RIO网络配有以下几种QuantumRIO模块：

RIO主站：

140CRP93100模块（单通道）

140CRP93200模块（双通道）

RIO分站：

140CRA93100模块（单通道）

140CRA93200模块（双通道）

上述模块均采用单（或双）同轴电缆进行通讯。

在Quantum远程I/O结构里，每个控制器最多可支持31个远程I/O分站。

在一种远程I/O配置中，可通过同轴电缆，将一个远程I/O主站模块连接到每个远程分站的远程I/O分站模块上。

一个单电缆QuantumRIO配置，比如翻车机及堆取料机，其结构示意如下。

双电缆QuantumRIO配置比如3#、4#焦炉输焦的PLC系统，其结构示意如下。

输焦系统包括一个J203本地站和储焦楼1个远程站，操作站设置在煤焦集控室。

远程站与本地站之间及本地站与操作站用冗余光缆连接通讯。

第四章、硬件安装

1、模块的安装步骤：

2、端子板的安装步骤

图3、煤焦PLC系统结构图

3、端子板的拆卸步骤

第五章、常见系统卡件介绍

1、140CPU43412控制器模块（CPU）：

CPU模块外观及其组件如下：

CPU模块LED指示灯指示及相关的描述：

2、140CPS12400电源模块（CPS）

CPS模块外观及其组件如下：

CPS模块LED指示灯指示及相关的描述：

140CPS12400接线图

CPS模块接线图：

3、140ACI03000模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

4、140ACI04000模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

5、140DDI35300模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

6、140DAI75300模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

7、140DDI35310模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

8、140DDO35300模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

9、140DAO85300模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

10、140DRA84000模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

模块接线图：

11、140CRP93100模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

12、140CRP93200模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

13、140CRA93100模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

14、140CRA93200模块

功能：

模块外观及其组件如下：

LED指示灯指示及相关的描述：

第六章、系统维护及常见故障处理

1、维护项目与内容

检修项目

检修内容

PLC控制柜体

①有无损伤、变色、生锈

②有无振动、有无异常声音

③有无因地面陷下、隆起等造成的倾斜

④螺栓类有无松动、脱落

⑤柜内有无浸水、结露或其他痕迹

⑥是否附着污损、异物、尘埃

电源电压

主回路、控制回路电压是否正常

控制回路及端子

①端子接线有无松动

②绝缘物有无破损及损坏

③是否因过热而变色

④端子有无破损或附着异物

⑤端子排上的端子号和电线套上数字号是否清晰可读

接地回路

①接地部有无因振动而松动、是否确实接好

②电线有无腐蚀或折断

电缆引入引出部

①螺栓类有无松动

②电缆外皮有无被卡破

③有无老鼠等小动物侵入的痕迹

指示灯

①亮、灭显示是否正常

②透镜是否脱落、破损、变色

③有无异物、尘埃附着

④螺钉有无松动

确认回路动作

开关等外部信号或模拟输入时，程序回路的功能是否能正常动作。

2、常见故障处理

故障现象

故障分析

处理方法

1、单个操作台灯不亮

2、单个应有输入信号无

（1）灯泡损坏或松动

（2）接线端子松动

（3）一次检测元件检测不准

（4）卡件无输出或无输入

（5）电缆断或接触不良

（6）卡件通道坏

（1）更换拧紧

（2）拧紧

（3）调整检测元件安装位置或一次检测元件检测

（4）检查联锁条件

（5）检查、修理、更换

（6）更换通道或更换卡件

1、单个应有的输出动作没有

（1）操作台、控制柜内故障

（2）卡件无输出或无输入

（3）电缆断或接触不良

（4）限位开关动作不灵敏

（5）卡件通道坏

（1）检查、修理及更换不良部件

（2）检查联锁条件

（3）检查、处理、更换　

（4）检查、调整碰块

（5）更换通道或更换卡件

1、大面积的输出动作没有

2、大面积的操作台灯不亮

3、大面积的应有输入信号无

（1）操作台、控制柜内配电故障

（2）卡件非正常状态故障

（3）通讯故障

（1）检查配电回路

（2）检查卡件工作状态

（3）检查通讯

第七章、职业健康安全与环境保护注意事项

1）维护维修人员务必做好防触电工作，穿戴绝缘劳保服及其其它措施。

2）维护维修人员务必确认所带设备，附合安全要求，功能性完好。

3）维护维修人员务必精神饱满，工作中严禁打闹，取笑等，做维修无关的事。

4）维护维修应在现场工艺负责人员、电气维修人员的配合下进行开展。

5）每项维修内容都要有详细记录。

6）要求做到工完、料净、场地清。

7）不是自己分管的设备，不得私自操作任何开关、按钮、键盘。

第八章、常见系统故障分析与处理实例

1、通讯故障1

1）现象：

煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号时有时无，造成工艺无法自动开车。

2）分析：

3）处理：

最后确认煤6转远程通讯适配卡140CRA93200的B缆一直正常，A缆间断故障，可判定B缆一直正常但因主站B缆故障使得B缆不能通讯。

A缆间断故障是煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号时有时无的直接原因。

主站B缆与A缆交换，煤5、煤6、煤7及煤8的相关的信号正常。

4）遗留问题：

A缆间断故障原因还需进一步检查。

2、通讯故障2

1）现象：

3#堆取料机不能走行。

2）分析：

3）处理：

最后确认DO卡件无ACTIVE指示，主站与分站不能通讯3#堆取料机不能走行的直接原因。

更换了主站的CRP卡件后正常。

4）遗留问题：

无。

3、DI通道故障

1）现象：

J3#皮带无合闸信号。

2）分析：

3）处理：

最后确认DI卡件通道坏，更换了通道后后正常。

4）遗留问题：

无。

4、DO通道故障

1）现象：

翻车机拨车机不停止。

2）分析：

3）处理：

最后确认输出卡件通道击穿，更换了卡件后正常。

4）遗留问题：

应进一步查找输出卡件通道击穿的原因。

5、输入继电器故障

1）现象：

210闸门远程不能关闭。

2）分析：

3）处理：

最后确认输入继电器坏，更换了该继电器后正常。

4）遗留问题：

无。

6、输出继电器故障

1）现象：

2#装煤车装煤无除尘信号。

2）分析：

3）处理：

最后确认输出继电器坏，更换了该继电器后正常。

4）遗留问题：

无。