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混凝土搅拌站控制系统故障处理经验
日期：2024-04-24 14:49
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摘要：
康为水泥阀
商品混凝土搅拌站*关键的电气设备是微机控制系统，它的状态好坏关系到商品混凝土的产量和质量。目前国内的商品混凝土搅拌站基本上都采用了微机控制系统，种类基本上有：
(1) 早期的称重仪表+单板机系统；
(2) 单板机(带显示仪表)+上位机系统；
(3) 称重仪表+PLC+上位机系统；
(4) 工控机系统；
(5) 小型工业总线型系统；
(6) 带称重模块(带显示仪表)的PLC+上位机系统。
由于微机控制系统的组成复杂，故障定位也相对困难，为*大限度地降低生产上的损失，必须实现混凝土微机控制系统故障的快速检测定位。总的思路是：要熟悉微机控制系统工作原理以及各种机械动作的电气逻辑关系，按照正确的电气故障检测流程，运用有效的检测手段进行检测，并结合逻辑分析和判断，不断缩小故障范围，*终找出故障点。
1 IP610工控机系统直流电源的故障处理
1.1 故障现象
某公司有一套韩国现代(HYUNDAI)生产的LE-2000混凝土搅拌站，由于使用时间太长，控制系统的故障率特别高，已不适应生产的需要，故此，由国内某专业公司改造成IP610工控机系统，改造后试运行了几天，突然在某**半夜发生了系统全部输出功能失灵故障，而工控机工作正常，只是驱动部分无输出信号，怀疑是一种共性的控制电源故障。
1.2 故障分析及故障处理
分析该现象产生的原因，首先考虑共用的控制电源出问题的可能性较大，检查AC220V控制电源正常，而检查DC24V和DCl2V电源输出时，发现分别只有13V和5V，经调整也达不到额定的输出电压。将负载拆下后，送电测量输出电压也无明显好转，故判断该开关电源损坏，用万用表分别测量开关电源驱动的2个负载线路电阻皆正常。
为解决这个问题，用两组DCl2V的蓄电池经过简单的连接后，采用共地的方法输出DC24V和DCl2V电源给控制系统，然而，当系统运行到1号砂秤排料时，相应的继电器无输出信号。经过仔细检查发现该回路在控制台上的DB-37针形接头线脚之间有焊锡短路，因现在DC24V和DCl2V电源采用共地，所以每当1号砂秤排料继电器输出信号就产生了对地短路现象。换上独立的DC24V开关电源和DCl2V开关电源后系统工作正常。2个开关电源到现在已经使用了3年，始终未再出现上述故障。
2 IP610工控机系统干扰故障的处理
2.1 故障现象
某混凝土搅拌站采用研华工控机IP610作主机，为了降低成本，除CPU卡以外全采用研祥的板卡，其中A/D卡采用研祥的PCL816H，是一16位高精度的模数转换卡，该卡16路单端输入和8路双端差分输入方式可选，在此选了16路单端输入方式。考虑成本问题，选用了自制的信号放大器，在一块电路板上安装了10套放大电路，由于只有7台秤，故使用了其中的7路放大电路。该系统偶尔出现2号骨料秤显示的数据随着减水剂秤变化而变化的干扰现象，其它6台秤显示的数据都正常。
2.2 故障分析及处理
从系统故障现象分析，可能产生干扰的原因有：(1)放大器本身各路之间产生干扰；(2)称重传感器及其线路有问题；(3)A/D卡有质量问题。首先排除了**种干扰的可能性，再用一块新的研祥PCL816HA/D卡换上后故障依旧存在，因此排除了第三种干扰的可能性。由于该放大器将10套集成放大电路安装在一块电路板上，未采取屏蔽隔离措施，只用未加屏蔽的导线连接放大器和A/D卡，难免产生相互之间的干扰。为解决放大信号相互干扰的问题，先更换了放大电路的集成块，后将闲置的3路放大电路中的1路分别用到2号骨料秤和减水剂秤上，都无明显效果，故怀疑干扰可能是由连接放大器与A/D卡之间的无屏蔽导线引起的。逐将原来的导线和放大器上的DB-25针形接头、座拆除，直接用有屏蔽的双芯导线，将各个放大回路输出接到A/D卡的DB-37针形接头上，7个回路都采用差分输入方式接人A/D卡，把7个回路的屏蔽层短接后接地。使用后发现干扰信号已被彻底屏蔽。改造后的系统接线示意图如图1所示，经改造后该系统已使用了3年，再未发生过上述干扰故障。
图1 改造后的系统接线示意图
3 机械原因引起系统称量不准的故障处理
3.1 故障现象
某公司有一套日本产日工牌老搅拌楼，产量为60m3/h。该搅拌楼是中铁公司在80年代中期进口的，已经换过两次控制系统，现无法自动工作，只能由操作人员看显示器上的各秤数据手动操作，误差很大。管理人员反映该系统总是丢失水泥，上年度生产了4万多m3混凝土，亏了近1500t水泥，损失40多万元。技术人员检查该站的电气系统无明显问题，多次用砝码校水泥秤还非常准确，甚至还将该秤的上下软连接拆下后校验，也未发现问题，故障始终未得到及时处理。
3.2 故障分析及检查处理
试验中发现该系统在称量过程中，若先称量水泥，再对骨料、砂和水进行称量，称量后水泥秤出现少80-100kg的偏差值；若先称量骨料、砂和水，后称量水泥，则水泥秤增加了80～100kg偏差值。将水泥秤上口的软连接放松些，试验偏差值有所减少，但装了几车混凝土后偏差值又回到80kg左右。该搅拌楼的部分结构示意图如图2所示。
图2 搅拌楼的部分结构示意图
检查系统及传感器皆正常，从以上各种现象上来分析，水泥秤的偏差值与其它各秤加载的质量有关，而且非常有规律，只有机械故障才能出现这种现象。怀疑2层横梁在加载时有下沉现象，为此用卷尺测量在其它3台秤分别空载和重载时3层横梁与2层横梁之间的距离，发现两种情况下的距离差达到10mm以上。这是系统出现上述故障的真正原因，当2层横梁带着水泥秤下沉10mm时，超过了软连接的弹性极限，产生软连接向上拉水泥秤的力，下沉的距离越大产生的拉力越大。后用4根小角钢将2层横梁与3层横梁在水泥秤两侧连接，上述故障就再也未出现。康为水泥阀
4 称重仪表参数设定错误的处理
4.1 故障现象
几年前，某公司有一套韩国现代公司产LE-2000混凝土搅拌站，产量为120m3/h，采用韩国产的CI-1010称重仪表，该机控制系统原理框图如图3所示。自1996年安装调试后投产以来，未重新调整过该仪表的参数，水泥秤始终存在丢料现象。该搅拌站水泥上料部分采用了斗式提升机上料到上位料仓储存，再用蝶形阀门加料到秤斗中称量的办法。有时蝶形阀门打开后出现阻料现象，若开始加料缓慢，待水泥秤称量后排完料出现-80～-100kg的空秤值；若开始下料比较顺畅，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。该公司一年使用3万t水泥，年底发现丢失了200～300t水泥，损失几万元。
图3 LE-2000搅拌站控制系统原理框图康为水泥阀
4.2 故障分析及检查处理
该公司的管理人员以前曾做过试验，方法是用数块2.5kg的红砖反复加载称量试验。**种方法：每过1s加载1-2块红砖，一直加到40块砖即100kg左右仍显示为零。**种方法：先同时加4块红砖，显示为10kg，再一块块加红砖，这时每加一块红砖显示值增加2.5kg。笔者分析了上述情况后，经过仔细研究仪表资料，试验调整后发现，厂方调试人员为了方便，将5台秤的空秤*小值全部设定为10kg，只有减水剂秤的空秤*小值设定为0.5kg。设定为10kg的*小值对骨料秤来说很正常，对用斗式提升机上料的水泥秤就有影响了，当启动称量时，水泥上料仓在料少于10kg的情况下，短时间内加入到秤里的料量达不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丢失了。后将水泥秤的空秤*小值设定为lkg，该水泥秤的称重仪表没再出现过丢料现象。康为水泥阀
商品混凝土搅拌站*关键的电气设备是微机控制系统，它的状态好坏关系到商品混凝土的产量和质量。目前国内的商品混凝土搅拌站基本上都采用了微机控制系统，种类基本上有：
(1) 早期的称重仪表+单板机系统；
(2) 单板机(带显示仪表)+上位机系统；
(3) 称重仪表+PLC+上位机系统；
(4) 工控机系统；
(5) 小型工业总线型系统；
(6) 带称重模块(带显示仪表)的PLC+上位机系统。
由于微机控制系统的组成复杂，故障定位也相对困难，为*大限度地降低生产上的损失，必须实现混凝土微机控制系统故障的快速检测定位。总的思路是：要熟悉微机控制系统工作原理以及各种机械动作的电气逻辑关系，按照正确的电气故障检测流程，运用有效的检测手段进行检测，并结合逻辑分析和判断，不断缩小故障范围，*终找出故障点。
1 IP610工控机系统直流电源的故障处理
1.1 故障现象
某公司有一套韩国现代(HYUNDAI)生产的LE-2000混凝土搅拌站，由于使用时间太长，控制系统的故障率特别高，已不适应生产的需要，故此，由国内某专业公司改造成IP610工控机系统，改造后试运行了几天，突然在某**半夜发生了系统全部输出功能失灵故障，而工控机工作正常，只是驱动部分无输出信号，怀疑是一种共性的控制电源故障。
1.2 故障分析及故障处理
分析该现象产生的原因，首先考虑共用的控制电源出问题的可能性较大，检查AC220V控制电源正常，而检查DC24V和DCl2V电源输出时，发现分别只有13V和5V，经调整也达不到额定的输出电压。将负载拆下后，送电测量输出电压也无明显好转，故判断该开关电源损坏，用万用表分别测量开关电源驱动的2个负载线路电阻皆正常。
为解决这个问题，用两组DCl2V的蓄电池经过简单的连接后，采用共地的方法输出DC24V和DCl2V电源给控制系统，然而，当系统运行到1号砂秤排料时，相应的继电器无输出信号。经过仔细检查发现该回路在控制台上的DB-37针形接头线脚之间有焊锡短路，因现在DC24V和DCl2V电源采用共地，所以每当1号砂秤排料继电器输出信号就产生了对地短路现象。换上独立的DC24V开关电源和DCl2V开关电源后系统工作正常。2个开关电源到现在已经使用了3年，始终未再出现上述故障。
2 IP610工控机系统干扰故障的处理
2.1 故障现象
某混凝土搅拌站采用研华工控机IP610作主机，为了降低成本，除CPU卡以外全采用研祥的板卡，其中A/D卡采用研祥的PCL816H，是一16位高精度的模数转换卡，该卡16路单端输入和8路双端差分输入方式可选，在此选了16路单端输入方式。考虑成本问题，选用了自制的信号放大器，在一块电路板上安装了10套放大电路，由于只有7台秤，故使用了其中的7路放大电路。该系统偶尔出现2号骨料秤显示的数据随着减水剂秤变化而变化的干扰现象，其它6台秤显示的数据都正常。
2.2 故障分析及处理
从系统故障现象分析，可能产生干扰的原因有：(1)放大器本身各路之间产生干扰；(2)称重传感器及其线路有问题；(3)A/D卡有质量问题。首先排除了**种干扰的可能性，再用一块新的研祥PCL816HA/D卡换上后故障依旧存在，因此排除了第三种干扰的可能性。由于该放大器将10套集成放大电路安装在一块电路板上，未采取屏蔽隔离措施，只用未加屏蔽的导线连接放大器和A/D卡，难免产生相互之间的干扰。为解决放大信号相互干扰的问题，先更换了放大电路的集成块，后将闲置的3路放大电路中的1路分别用到2号骨料秤和减水剂秤上，都无明显效果，故怀疑干扰可能是由连接放大器与A/D卡之间的无屏蔽导线引起的。逐将原来的导线和放大器上的DB-25针形接头、座拆除，直接用有屏蔽的双芯导线，将各个放大回路输出接到A/D卡的DB-37针形接头上，7个回路都采用差分输入方式接人A/D卡，把7个回路的屏蔽层短接后接地。使用后发现干扰信号已被彻底屏蔽。改造后的系统接线示意图如图1所示，经改造后该系统已使用了3年，再未发生过上述干扰故障。
图1 改造后的系统接线示意图
3 机械原因引起系统称量不准的故障处理
3.1 故障现象
某公司有一套日本产日工牌老搅拌楼，产量为60m3/h。该搅拌楼是中铁公司在80年代中期进口的，已经换过两次控制系统，现无法自动工作，只能由操作人员看显示器上的各秤数据手动操作，误差很大。管理人员反映该系统总是丢失水泥，上年度生产了4万多m3混凝土，亏了近1500t水泥，损失40多万元。技术人员检查该站的电气系统无明显问题，多次用砝码校水泥秤还非常准确，甚至还将该秤的上下软连接拆下后校验，也未发现问题，故障始终未得到及时处理。
3.2 故障分析及检查处理
试验中发现该系统在称量过程中，若先称量水泥，再对骨料、砂和水进行称量，称量后水泥秤出现少80-100kg的偏差值；若先称量骨料、砂和水，后称量水泥，则水泥秤增加了80～100kg偏差值。将水泥秤上口的软连接放松些，试验偏差值有所减少，但装了几车混凝土后偏差值又回到80kg左右。该搅拌楼的部分结构示意图如图2所示。
图2 搅拌楼的部分结构示意图
检查系统及传感器皆正常，从以上各种现象上来分析，水泥秤的偏差值与其它各秤加载的质量有关，而且非常有规律，只有机械故障才能出现这种现象。怀疑2层横梁在加载时有下沉现象，为此用卷尺测量在其它3台秤分别空载和重载时3层横梁与2层横梁之间的距离，发现两种情况下的距离差达到10mm以上。这是系统出现上述故障的真正原因，当2层横梁带着水泥秤下沉10mm时，超过了软连接的弹性极限，产生软连接向上拉水泥秤的力，下沉的距离越大产生的拉力越大。后用4根小角钢将2层横梁与3层横梁在水泥秤两侧连接，上述故障就再也未出现。康为水泥阀
4 称重仪表参数设定错误的处理
4.1 故障现象
几年前，某公司有一套韩国现代公司产LE-2000混凝土搅拌站，产量为120m3/h，采用韩国产的CI-1010称重仪表，该机控制系统原理框图如图3所示。自1996年安装调试后投产以来，未重新调整过该仪表的参数，水泥秤始终存在丢料现象。该搅拌站水泥上料部分采用了斗式提升机上料到上位料仓储存，再用蝶形阀门加料到秤斗中称量的办法。有时蝶形阀门打开后出现阻料现象，若开始加料缓慢，待水泥秤称量后排完料出现-80～-100kg的空秤值；若开始下料比较顺畅，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。该公司一年使用3万t水泥，年底发现丢失了200～300t水泥，损失几万元。
图3 LE-2000搅拌站控制系统原理框图康为水泥阀
4.2 故障分析及检查处理
该公司的管理人员以前曾做过试验，方法是用数块2.5kg的红砖反复加载称量试验。**种方法：每过1s加载1-2块红砖，一直加到40块砖即100kg左右仍显示为零。**种方法：先同时加4块红砖，显示为10kg，再一块块加红砖，这时每加一块红砖显示值增加2.5kg。笔者分析了上述情况后，经过仔细研究仪表资料，试验调整后发现，厂方调试人员为了方便，将5台秤的空秤*小值全部设定为10kg，只有减水剂秤的空秤*小值设定为0.5kg。设定为10kg的*小值对骨料秤来说很正常，对用斗式提升机上料的水泥秤就有影响了，当启动称量时，水泥上料仓在料少于10kg的情况下，短时间内加入到秤里的料量达不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丢失了。后将水泥秤的空秤*小值设定为lkg，该水泥秤的称重仪表没再出现过丢料现象。康为水泥阀