Com o avanço contínuo da automação industrial, os PLCs tornaram-se uma parte indispensável do controle industrial e são amplamente utilizados na produção industrial. No entanto, muitos engenheiros não têm certeza sobre suas técnicas operacionais, de manutenção e solução de problemas. Este artigo resume algumas experiências e dicas obtidas com o uso de CLPs, que esperamos que sirvam de referência para nossos pares.
I. Entradas e Saídas do CLP
Um pequeno PLC controla de forma flexível um sistema complexo. O que é visível são duas fileiras de terminais de relé de entrada e saída escalonados, luzes indicadoras correspondentes e o número de série do CLP-muito parecido com um circuito integrado com dezenas de pinos. Sem consultar o diagrama esquemático, qualquer pessoa que tentasse solucionar um dispositivo defeituoso ficaria perdida e o processo de identificação da falha seria extremamente lento. Diante desta situação, criamos uma tabela baseada no esquema elétrico e afixamos no console de controle ou armário de controle do equipamento. Esta tabela lista os números dos terminais de cada entrada e saída do CLP, juntamente com seus símbolos elétricos correspondentes e nomes chineses-semelhantes às descrições funcionais dos pinos em um circuito integrado.
Com esta tabela de E/S, os eletricistas que entendem o processo operacional ou estão familiarizados com o diagrama ladder do dispositivo podem prosseguir com a solução de problemas. Porém, para eletricistas que não estão familiarizados com o processo operacional e não conseguem ler diagramas ladder, é necessário criar uma tabela adicional: a Tabela de Funções Lógicas de E/S do CLP. Esta tabela ilustra efetivamente as relações lógicas entre os circuitos de entrada (elementos de disparo e elementos associados) e os circuitos de saída (atuadores) na maioria dos processos operacionais. A prática tem mostrado que se você puder utilizar habilmente a tabela de correspondência de E/S e a tabela de funções lógicas de E/S, poderá solucionar falhas elétricas com facilidade, mesmo sem consultar os esquemas.
II. Solução de problemas do circuito de entrada
Para determinar se um circuito de entrada específico-como um botão, interruptor de limite ou fiação-está funcionando corretamente, pressione o botão (ou outro contato de entrada) enquanto o CLP estiver ligado (de preferência em um estado-não operacional para evitar a ativação não intencional do equipamento). Isso causará um curto-circuito entre o terminal de entrada do CLP correspondente e o terminal comum. Se a luz indicadora de entrada do PLC correspondente ao botão acender, indica que o botão e sua fiação estão funcionando normalmente. Se o indicador não acender, o botão pode estar com defeito, pode haver mau contato na fiação ou o circuito pode estar quebrado.
III. Solução de problemas do circuito de saída
Para pontos de saída do CLP (aqui referindo-se apenas às saídas a relé), se a luz indicadora correspondente ao objeto atuado não acender enquanto o CLP estiver confirmado em operação, isso indica que a função lógica de entrada-saída do CLP para esse objeto atuado não foi satisfeita. Em outras palavras, há uma falha no circuito de entrada; verifique o circuito de entrada conforme descrito acima. Se a luz indicadora correspondente estiver acesa, mas o atuador (como uma válvula solenóide ou contator) não funcionar, primeiro verifique a fonte de alimentação de controle e os fusíveis da válvula solenóide. O método mais simples é usar um testador de tensão para medir o terminal comum do ponto de saída do CLP correspondente. Se o testador de tensão não acender, pode haver uma falha na fonte de alimentação, como um fusível queimado. Se o testador de tensão acender, a fonte de alimentação está boa e a válvula solenóide, contator ou fiação correspondente está com defeito. Se o sistema ainda não funcionar normalmente após solucionar problemas da válvula solenóide, do contator e da fiação, use um multímetro: conecte uma ponta de prova ao terminal comum de saída correspondente e a outra ao ponto de saída correspondente do CLP. Se a válvula solenóide ainda não funcionar, isso indica uma falha na fiação de saída.
Se a válvula solenóide operar neste ponto, o problema está no ponto de saída do CLP. Como o testador de tensão às vezes pode fornecer leituras falsas, outro método pode ser usado para análise: ajuste o multímetro para a faixa de tensão e meça a tensão entre o ponto de saída do CLP e o terminal comum. Se a tensão for zero ou próxima de zero, o ponto de saída do PLC está normal e a falha está no circuito periférico. Se a tensão estiver alta, indica que a resistência de contato deste terminal está muito alta e está danificada. Além disso, se a luz indicadora não acender, mas a válvula solenóide, contator, etc. correspondente funcionar, isso pode indicar que o terminal de saída foi queimado devido a uma sobrecarga ou curto-circuito. Neste caso, desconecte a fiação externa do terminal de saída e use um multímetro ajustado para a faixa de resistência para medir a resistência entre o terminal de saída e o terminal comum. Se a resistência for baixa, indica que o contato está com defeito; se a resistência for infinita, indica que o contato está intacto e que a luz indicadora de saída correspondente provavelmente é o problema.
4. Dedução Lógica do Programa
Existem vários tipos de PLCs comumente usados na indústria. Para CLPs-de baixo custo, as instruções do diagrama ladder são bastante semelhantes; para modelos de médio-a{3}}alto-, como o S7-300, muitos programas são escritos em tabelas de linguagem. Os diagramas de escada práticos devem incluir anotações de símbolos chineses; caso contrário, eles serão difíceis de ler. Se você tiver uma compreensão geral do processo ou dos procedimentos operacionais do equipamento antes de examinar o diagrama ladder, será mais fácil interpretá-lo. Ao realizar a análise de falhas elétricas, geralmente é aplicado o método de rastreamento reverso,-também conhecido como método de retrocesso. Isto envolve usar a tabela de correspondência de E/S para localizar o relé de saída do CLP correspondente ao ponto de falha e então rastrear as relações lógicas que acionam sua operação. A experiência mostra que, uma vez identificado um único problema, a falha geralmente pode ser descartada, pois é raro que dois ou mais pontos de falha ocorram simultaneamente em um único dispositivo.
Diagnosticando mau funcionamento do PLC
De modo geral, os CLPs são dispositivos extremamente confiáveis com uma taxa de falhas muito baixa; no entanto, fatores externos também podem causar seu mau funcionamento.
Um interruptor de proximidade com fonte de alimentação de 220 V tinha seus dois fios de contato de sinal de entrada compartilhando um cabo de 4 núcleos com as linhas de alimentação de 220 V do interruptor. Quando a chave falhou e um eletricista a substituiu, eles trocaram por engano o fio neutro da fonte de alimentação pelo fio de entrada comum do PLC. Isso causou a queima de três pontos de entrada do CLP quando a energia foi restaurada.
Em outra ocasião, a corrosão causou uma ruptura na linha neutra do transformador de potência do sistema, resultando na elevação da alimentação de 220V do CLP para 380V, o que queimou o módulo de potência na parte inferior do CLP. Durante a retificação subsequente, um transformador de controle de isolamento 380/220V foi adicionado.
No PLC Siemens S7-200, os terminais comuns para saídas são rotulados como 1L, 2L, etc., enquanto os terminais de trabalho são indicados como AC L1 N. A fonte de alimentação +24V é indicada como L+M. Isso pode facilmente causar confusão para iniciantes ou pessoas com experiência limitada. Se L+M for tratado erroneamente como os terminais da fonte de alimentação de 220V, a fonte de alimentação de 24V do CLP será danificada no momento em que a alimentação for aplicada.
A probabilidade de danos de hardware ao PLC, CPU ou componentes similares, ou erros de tempo de execução de software, é praticamente zero. Também é pouco provável que os pontos de entrada do CLP sejam danificados, a menos que sejam causados por intrusão de alta-tensão. Os contatos normalmente abertos dos relés de saída do CLP possuem uma vida útil muito longa, desde que não haja curto-circuito na carga periférica ou falhas de projeto que façam com que a corrente de carga exceda a faixa nominal. Portanto, ao solucionar falhas elétricas, o foco deve estar nos componentes elétricos periféricos do CLP. Não assuma automaticamente que o hardware ou programa do PLC está com defeito. Isto é crucial para reparar rapidamente equipamentos defeituosos e retomar a produção. Consequentemente, ao solucionar falhas elétricas em um circuito de controle PLC, o foco não deve estar no próprio PLC, mas sim nos componentes elétricos periféricos dentro do circuito de controle.