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混凝土攪拌站控制系統(tǒng)故障處理經(jīng)驗(yàn)
日期：2025-05-11 04:52
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摘要：
康為水泥閥
商品混凝土攪拌站*關(guān)鍵的電氣設(shè)備是微機(jī)控制系統(tǒng)，它的狀態(tài)好壞關(guān)系到商品混凝土的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前國內(nèi)的商品混凝土攪拌站基本上都采用了微機(jī)控制系統(tǒng)，種類基本上有：
(1) 早期的稱重儀表+單板機(jī)系統(tǒng)；
(2) 單板機(jī)(帶顯示儀表)+上位機(jī)系統(tǒng)；
(3) 稱重儀表+PLC+上位機(jī)系統(tǒng)；
(4) 工控機(jī)系統(tǒng)；
(5) 小型工業(yè)總線型系統(tǒng)；
(6) 帶稱重模塊(帶顯示儀表)的PLC+上位機(jī)系統(tǒng)。
由于微機(jī)控制系統(tǒng)的組成復(fù)雜，故障定位也相對困難，為*大限度地降低生產(chǎn)上的損失，必須實(shí)現(xiàn)混凝土微機(jī)控制系統(tǒng)故障的快速檢測定位。總的思路是：要熟悉微機(jī)控制系統(tǒng)工作原理以及各種機(jī)械動作的電氣邏輯關(guān)系，按照正確的電氣故障檢測流程，運(yùn)用有效的檢測手段進(jìn)行檢測，并結(jié)合邏輯分析和判斷，不斷縮小故障范圍，*終找出故障點(diǎn)。
1 IP610工控機(jī)系統(tǒng)直流電源的故障處理
1.1 故障現(xiàn)象
某公司有一套韓國現(xiàn)代(HYUNDAI)生產(chǎn)的LE-2000混凝土攪拌站，由于使用時間太長，控制系統(tǒng)的故障率特別高，已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要，故此，由國內(nèi)某專業(yè)公司改造成IP610工控機(jī)系統(tǒng)，改造后試運(yùn)行了幾天，突然在某**半夜發(fā)生了系統(tǒng)全部輸出功能失靈故障，而工控機(jī)工作正常，只是驅(qū)動部分無輸出信號，懷疑是一種共性的控制電源故障。
1.2 故障分析及故障處理
分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，首先考慮共用的控制電源出問題的可能性較大，檢查AC220V控制電源正常，而檢查DC24V和DCl2V電源輸出時，發(fā)現(xiàn)分別只有13V和5V，經(jīng)調(diào)整也達(dá)不到額定的輸出電壓。將負(fù)載拆下后，送電測量輸出電壓也無明顯好轉(zhuǎn)，故判斷該開關(guān)電源損壞，用萬用表分別測量開關(guān)電源驅(qū)動的2個負(fù)載線路電阻皆正常。
為解決這個問題，用兩組DCl2V的蓄電池經(jīng)過簡單的連接后，采用共地的方法輸出DC24V和DCl2V電源給控制系統(tǒng)，然而，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到1號砂秤排料時，相應(yīng)的繼電器無輸出信號。經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)該回路在控制臺上的DB-37針形接頭線腳之間有焊錫短路，因現(xiàn)在DC24V和DCl2V電源采用共地，所以每當(dāng)1號砂秤排料繼電器輸出信號就產(chǎn)生了對地短路現(xiàn)象。換上獨(dú)立的DC24V開關(guān)電源和DCl2V開關(guān)電源后系統(tǒng)工作正常。2個開關(guān)電源到現(xiàn)在已經(jīng)使用了3年，始終未再出現(xiàn)上述故障。
2 IP610工控機(jī)系統(tǒng)干擾故障的處理
2.1 故障現(xiàn)象
某混凝土攪拌站采用研華工控機(jī)IP610作主機(jī)，為了降低成本，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位高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，該卡16路單端輸入和8路雙端差分輸入方式可選，在此選了16路單端輸入方式。考慮成本問題，選用了自制的信號放大器，在一塊電路板上安裝了10套放大電路，由于只有7臺秤，故使用了其中的7路放大電路。該系統(tǒng)偶爾出現(xiàn)2號骨料秤顯示的數(shù)據(jù)隨著減水劑秤變化而變化的干擾現(xiàn)象，其它6臺秤顯示的數(shù)據(jù)都正常。
2.2 故障分析及處理
從系統(tǒng)故障現(xiàn)象分析，可能產(chǎn)生干擾的原因有：(1)放大器本身各路之間產(chǎn)生干擾；(2)稱重傳感器及其線路有問題；(3)A/D卡有質(zhì)量問題。首先排除了**種干擾的可能性，再用一塊新的研祥PCL816HA/D卡換上后故障依舊存在，因此排除了第三種干擾的可能性。由于該放大器將10套集成放大電路安裝在一塊電路板上，未采取屏蔽隔離措施，只用未加屏蔽的導(dǎo)線連接放大器和A/D卡，難免產(chǎn)生相互之間的干擾。為解決放大信號相互干擾的問題，先更換了放大電路的集成塊，后將閑置的3路放大電路中的1路分別用到2號骨料秤和減水劑秤上，都無明顯效果，故懷疑干擾可能是由連接放大器與A/D卡之間的無屏蔽導(dǎo)線引起的。逐將原來的導(dǎo)線和放大器上的DB-25針形接頭、座拆除，直接用有屏蔽的雙芯導(dǎo)線，將各個放大回路輸出接到A/D卡的DB-37針形接頭上，7個回路都采用差分輸入方式接人A/D卡，把7個回路的屏蔽層短接后接地。使用后發(fā)現(xiàn)干擾信號已被徹底屏蔽。改造后的系統(tǒng)接線示意圖如圖1所示，經(jīng)改造后該系統(tǒng)已使用了3年，再未發(fā)生過上述干擾故障。
圖1 改造后的系統(tǒng)接線示意圖
3 機(jī)械原因引起系統(tǒng)稱量不準(zhǔn)的故障處理
3.1 故障現(xiàn)象
某公司有一套日本產(chǎn)日工牌老攪拌樓，產(chǎn)量為60m3/h。該攪拌樓是中鐵公司在80年代中期進(jìn)口的，已經(jīng)換過兩次控制系統(tǒng)，現(xiàn)無法自動工作，只能由操作人員看顯示器上的各秤數(shù)據(jù)手動操作，誤差很大。管理人員反映該系統(tǒng)總是丟失水泥，上年度生產(chǎn)了4萬多m3混凝土，虧了近1500t水泥，損失40多萬元。技術(shù)人員檢查該站的電氣系統(tǒng)無明顯問題，多次用砝碼校水泥秤還非常準(zhǔn)確，甚至還將該秤的上下軟連接拆下后校驗(yàn)，也未發(fā)現(xiàn)問題，故障始終未得到及時處理。
3.2 故障分析及檢查處理
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在稱量過程中，若先稱量水泥，再對骨料、砂和水進(jìn)行稱量，稱量后水泥秤出現(xiàn)少80-100kg的偏差值；若先稱量骨料、砂和水，后稱量水泥，則水泥秤增加了80～100kg偏差值。將水泥秤上口的軟連接放松些，試驗(yàn)偏差值有所減少，但裝了幾車混凝土后偏差值又回到80kg左右。該攪拌樓的部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
圖2 攪拌樓的部分結(jié)構(gòu)示意圖
檢查系統(tǒng)及傳感器皆正常，從以上各種現(xiàn)象上來分析，水泥秤的偏差值與其它各秤加載的質(zhì)量有關(guān)，而且非常有規(guī)律，只有機(jī)械故障才能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。懷疑2層橫梁在加載時有下沉現(xiàn)象，為此用卷尺測量在其它3臺秤分別空載和重載時3層橫梁與2層橫梁之間的距離，發(fā)現(xiàn)兩種情況下的距離差達(dá)到10mm以上。這是系統(tǒng)出現(xiàn)上述故障的真正原因，當(dāng)2層橫梁帶著水泥秤下沉10mm時，超過了軟連接的彈性極限，產(chǎn)生軟連接向上拉水泥秤的力，下沉的距離越大產(chǎn)生的拉力越大。后用4根小角鋼將2層橫梁與3層橫梁在水泥秤兩側(cè)連接，上述故障就再也未出現(xiàn)。康為水泥閥
4 稱重儀表參數(shù)設(shè)定錯誤的處理
4.1 故障現(xiàn)象
幾年前，某公司有一套韓國現(xiàn)代公司產(chǎn)LE-2000混凝土攪拌站，產(chǎn)量為120m3/h，采用韓國產(chǎn)的CI-1010稱重儀表，該機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。自1996年安裝調(diào)試后投產(chǎn)以來，未重新調(diào)整過該儀表的參數(shù)，水泥秤始終存在丟料現(xiàn)象。該攪拌站水泥上料部分采用了斗式提升機(jī)上料到上位料倉儲存，再用蝶形閥門加料到秤斗中稱量的辦法。有時蝶形閥門打開后出現(xiàn)阻料現(xiàn)象，若開始加料緩慢，待水泥秤稱量后排完料出現(xiàn)-80～-100kg的空秤值；若開始下料比較順暢，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。該公司一年使用3萬t水泥，年底發(fā)現(xiàn)丟失了200～300t水泥，損失幾萬元。
圖3 LE-2000攪拌站控制系統(tǒng)原理框圖康為水泥閥
4.2 故障分析及檢查處理
該公司的管理人員以前曾做過試驗(yàn)，方法是用數(shù)塊2.5kg的紅磚反復(fù)加載稱量試驗(yàn)。**種方法：每過1s加載1-2塊紅磚，一直加到40塊磚即100kg左右仍顯示為零。**種方法：先同時加4塊紅磚，顯示為10kg，再一塊塊加紅磚，這時每加一塊紅磚顯示值增加2.5kg。筆者分析了上述情況后，經(jīng)過仔細(xì)研究儀表資料，試驗(yàn)調(diào)整后發(fā)現(xiàn)，廠方調(diào)試人員為了方便，將5臺秤的空秤*小值全部設(shè)定為10kg，只有減水劑秤的空秤*小值設(shè)定為0.5kg。設(shè)定為10kg的*小值對骨料秤來說很正常，對用斗式提升機(jī)上料的水泥秤就有影響了，當(dāng)啟動稱量時，水泥上料倉在料少于10kg的情況下，短時間內(nèi)加入到秤里的料量達(dá)不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丟失了。后將水泥秤的空秤*小值設(shè)定為lkg，該水泥秤的稱重儀表沒再出現(xiàn)過丟料現(xiàn)象。康為水泥閥
商品混凝土攪拌站*關(guān)鍵的電氣設(shè)備是微機(jī)控制系統(tǒng)，它的狀態(tài)好壞關(guān)系到商品混凝土的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前國內(nèi)的商品混凝土攪拌站基本上都采用了微機(jī)控制系統(tǒng)，種類基本上有：
(1) 早期的稱重儀表+單板機(jī)系統(tǒng)；
(2) 單板機(jī)(帶顯示儀表)+上位機(jī)系統(tǒng)；
(3) 稱重儀表+PLC+上位機(jī)系統(tǒng)；
(4) 工控機(jī)系統(tǒng)；
(5) 小型工業(yè)總線型系統(tǒng)；
(6) 帶稱重模塊(帶顯示儀表)的PLC+上位機(jī)系統(tǒng)。
由于微機(jī)控制系統(tǒng)的組成復(fù)雜，故障定位也相對困難，為*大限度地降低生產(chǎn)上的損失，必須實(shí)現(xiàn)混凝土微機(jī)控制系統(tǒng)故障的快速檢測定位。總的思路是：要熟悉微機(jī)控制系統(tǒng)工作原理以及各種機(jī)械動作的電氣邏輯關(guān)系，按照正確的電氣故障檢測流程，運(yùn)用有效的檢測手段進(jìn)行檢測，并結(jié)合邏輯分析和判斷，不斷縮小故障范圍，*終找出故障點(diǎn)。
1 IP610工控機(jī)系統(tǒng)直流電源的故障處理
1.1 故障現(xiàn)象
某公司有一套韓國現(xiàn)代(HYUNDAI)生產(chǎn)的LE-2000混凝土攪拌站，由于使用時間太長，控制系統(tǒng)的故障率特別高，已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要，故此，由國內(nèi)某專業(yè)公司改造成IP610工控機(jī)系統(tǒng)，改造后試運(yùn)行了幾天，突然在某**半夜發(fā)生了系統(tǒng)全部輸出功能失靈故障，而工控機(jī)工作正常，只是驅(qū)動部分無輸出信號，懷疑是一種共性的控制電源故障。
1.2 故障分析及故障處理
分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，首先考慮共用的控制電源出問題的可能性較大，檢查AC220V控制電源正常，而檢查DC24V和DCl2V電源輸出時，發(fā)現(xiàn)分別只有13V和5V，經(jīng)調(diào)整也達(dá)不到額定的輸出電壓。將負(fù)載拆下后，送電測量輸出電壓也無明顯好轉(zhuǎn)，故判斷該開關(guān)電源損壞，用萬用表分別測量開關(guān)電源驅(qū)動的2個負(fù)載線路電阻皆正常。
為解決這個問題，用兩組DCl2V的蓄電池經(jīng)過簡單的連接后，采用共地的方法輸出DC24V和DCl2V電源給控制系統(tǒng)，然而，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到1號砂秤排料時，相應(yīng)的繼電器無輸出信號。經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)該回路在控制臺上的DB-37針形接頭線腳之間有焊錫短路，因現(xiàn)在DC24V和DCl2V電源采用共地，所以每當(dāng)1號砂秤排料繼電器輸出信號就產(chǎn)生了對地短路現(xiàn)象。換上獨(dú)立的DC24V開關(guān)電源和DCl2V開關(guān)電源后系統(tǒng)工作正常。2個開關(guān)電源到現(xiàn)在已經(jīng)使用了3年，始終未再出現(xiàn)上述故障。
2 IP610工控機(jī)系統(tǒng)干擾故障的處理
2.1 故障現(xiàn)象
某混凝土攪拌站采用研華工控機(jī)IP610作主機(jī)，為了降低成本，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位高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換卡，該卡16路單端輸入和8路雙端差分輸入方式可選，在此選了16路單端輸入方式。考慮成本問題，選用了自制的信號放大器，在一塊電路板上安裝了10套放大電路，由于只有7臺秤，故使用了其中的7路放大電路。該系統(tǒng)偶爾出現(xiàn)2號骨料秤顯示的數(shù)據(jù)隨著減水劑秤變化而變化的干擾現(xiàn)象，其它6臺秤顯示的數(shù)據(jù)都正常。
2.2 故障分析及處理
從系統(tǒng)故障現(xiàn)象分析，可能產(chǎn)生干擾的原因有：(1)放大器本身各路之間產(chǎn)生干擾；(2)稱重傳感器及其線路有問題；(3)A/D卡有質(zhì)量問題。首先排除了**種干擾的可能性，再用一塊新的研祥PCL816HA/D卡換上后故障依舊存在，因此排除了第三種干擾的可能性。由于該放大器將10套集成放大電路安裝在一塊電路板上，未采取屏蔽隔離措施，只用未加屏蔽的導(dǎo)線連接放大器和A/D卡，難免產(chǎn)生相互之間的干擾。為解決放大信號相互干擾的問題，先更換了放大電路的集成塊，后將閑置的3路放大電路中的1路分別用到2號骨料秤和減水劑秤上，都無明顯效果，故懷疑干擾可能是由連接放大器與A/D卡之間的無屏蔽導(dǎo)線引起的。逐將原來的導(dǎo)線和放大器上的DB-25針形接頭、座拆除，直接用有屏蔽的雙芯導(dǎo)線，將各個放大回路輸出接到A/D卡的DB-37針形接頭上，7個回路都采用差分輸入方式接人A/D卡，把7個回路的屏蔽層短接后接地。使用后發(fā)現(xiàn)干擾信號已被徹底屏蔽。改造后的系統(tǒng)接線示意圖如圖1所示，經(jīng)改造后該系統(tǒng)已使用了3年，再未發(fā)生過上述干擾故障。
圖1 改造后的系統(tǒng)接線示意圖
3 機(jī)械原因引起系統(tǒng)稱量不準(zhǔn)的故障處理
3.1 故障現(xiàn)象
某公司有一套日本產(chǎn)日工牌老攪拌樓，產(chǎn)量為60m3/h。該攪拌樓是中鐵公司在80年代中期進(jìn)口的，已經(jīng)換過兩次控制系統(tǒng)，現(xiàn)無法自動工作，只能由操作人員看顯示器上的各秤數(shù)據(jù)手動操作，誤差很大。管理人員反映該系統(tǒng)總是丟失水泥，上年度生產(chǎn)了4萬多m3混凝土，虧了近1500t水泥，損失40多萬元。技術(shù)人員檢查該站的電氣系統(tǒng)無明顯問題，多次用砝碼校水泥秤還非常準(zhǔn)確，甚至還將該秤的上下軟連接拆下后校驗(yàn)，也未發(fā)現(xiàn)問題，故障始終未得到及時處理。
3.2 故障分析及檢查處理
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在稱量過程中，若先稱量水泥，再對骨料、砂和水進(jìn)行稱量，稱量后水泥秤出現(xiàn)少80-100kg的偏差值；若先稱量骨料、砂和水，后稱量水泥，則水泥秤增加了80～100kg偏差值。將水泥秤上口的軟連接放松些，試驗(yàn)偏差值有所減少，但裝了幾車混凝土后偏差值又回到80kg左右。該攪拌樓的部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
圖2 攪拌樓的部分結(jié)構(gòu)示意圖
檢查系統(tǒng)及傳感器皆正常，從以上各種現(xiàn)象上來分析，水泥秤的偏差值與其它各秤加載的質(zhì)量有關(guān)，而且非常有規(guī)律，只有機(jī)械故障才能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。懷疑2層橫梁在加載時有下沉現(xiàn)象，為此用卷尺測量在其它3臺秤分別空載和重載時3層橫梁與2層橫梁之間的距離，發(fā)現(xiàn)兩種情況下的距離差達(dá)到10mm以上。這是系統(tǒng)出現(xiàn)上述故障的真正原因，當(dāng)2層橫梁帶著水泥秤下沉10mm時，超過了軟連接的彈性極限，產(chǎn)生軟連接向上拉水泥秤的力，下沉的距離越大產(chǎn)生的拉力越大。后用4根小角鋼將2層橫梁與3層橫梁在水泥秤兩側(cè)連接，上述故障就再也未出現(xiàn)。康為水泥閥
4 稱重儀表參數(shù)設(shè)定錯誤的處理
4.1 故障現(xiàn)象
幾年前，某公司有一套韓國現(xiàn)代公司產(chǎn)LE-2000混凝土攪拌站，產(chǎn)量為120m3/h，采用韓國產(chǎn)的CI-1010稱重儀表，該機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。自1996年安裝調(diào)試后投產(chǎn)以來，未重新調(diào)整過該儀表的參數(shù)，水泥秤始終存在丟料現(xiàn)象。該攪拌站水泥上料部分采用了斗式提升機(jī)上料到上位料倉儲存，再用蝶形閥門加料到秤斗中稱量的辦法。有時蝶形閥門打開后出現(xiàn)阻料現(xiàn)象，若開始加料緩慢，待水泥秤稱量后排完料出現(xiàn)-80～-100kg的空秤值；若開始下料比較順暢，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。該公司一年使用3萬t水泥，年底發(fā)現(xiàn)丟失了200～300t水泥，損失幾萬元。
圖3 LE-2000攪拌站控制系統(tǒng)原理框圖康為水泥閥
4.2 故障分析及檢查處理
該公司的管理人員以前曾做過試驗(yàn)，方法是用數(shù)塊2.5kg的紅磚反復(fù)加載稱量試驗(yàn)。**種方法：每過1s加載1-2塊紅磚，一直加到40塊磚即100kg左右仍顯示為零。**種方法：先同時加4塊紅磚，顯示為10kg，再一塊塊加紅磚，這時每加一塊紅磚顯示值增加2.5kg。筆者分析了上述情況后，經(jīng)過仔細(xì)研究儀表資料，試驗(yàn)調(diào)整后發(fā)現(xiàn)，廠方調(diào)試人員為了方便，將5臺秤的空秤*小值全部設(shè)定為10kg，只有減水劑秤的空秤*小值設(shè)定為0.5kg。設(shè)定為10kg的*小值對骨料秤來說很正常，對用斗式提升機(jī)上料的水泥秤就有影響了，當(dāng)啟動稱量時，水泥上料倉在料少于10kg的情況下，短時間內(nèi)加入到秤里的料量達(dá)不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丟失了。后將水泥秤的空秤*小值設(shè)定為lkg，該水泥秤的稱重儀表沒再出現(xiàn)過丟料現(xiàn)象。康為水泥閥