位移傳感器干擾故障及解決方法
2011-04-09
1引言
2500mm四輥可逆式軋機的液壓壓下控制系統(簡稱液壓AGC系統)進行了改造。該控制系統是由東北大學國家重點實驗室進行設計、調試并于當年投入使用。改造后的液壓AGC系統將會進一步的提高鋼板的同板差及異板差，更好地實現鋼板的實物質量的提高。
2液壓AGC系統構成
該系統由2級計算機控制系統組成，其中1級為軋機HAGC(HYDRALICAUTOMATIONALGAUGECONTROL)基礎自動化系統;2級為軋機HAGC過程控制系統。軋機AGC過程控制系統的過程計算機采用美國COMPAQ服務器系統1臺，鏡像磁盤陣列3*40GB;過程計算機與基礎自動化級PLC通過工業以太網相連，同時連接有2臺終端，分別安裝在軋機和過程機室各1臺，用于過程監視和控制。
軋制區基礎自動化的主要功能為AGC和控制軋制;采用西門子S7-400/FM458PLC及PROFIBUS-DP遠程I/OET200系統。該系統所用的頂帽傳感器和液壓缸位移傳感器是采用美國MTSSystemsCorporat公司的磁致伸縮數字式絕對位移傳感器，具有高精度(分辨率2μm)、耐高溫、防護等級高、非接觸、無磨損、免標定、SSI接口輸出的特點。頂帽傳感器用來測量壓下絲杠的位移，操作側(OS)和傳動側(DS)各一個。傳感器安裝在壓下絲杠的頂端，絲杠中心開孔，可直接測量絲杠的靜態、動態位移，為非接觸式測量。
每個液壓缸安裝2個MTS位移傳感器，采取外置對角安裝，不僅能測量液壓缸的位移，而且能夠測量液壓缸的偏擺，這種外置式安裝方法便于檢查、維護和更換。本系統采用的德國HYDAC油壓傳感器，具有精度高輸出穩定的特點。液壓缸位移傳感器是用來作為液壓壓下系統的位置反饋，如果該位置反饋不準確會直接影響軋鋼過程中的擺輥縫，導致輥縫異常直接影響中板軋機的生產。
3問題及排除方法
3.1輥縫顯示不準
2003年3月25日本廠將操作側液壓缸拉出來更換球面墊，3月26日下午軋機操作工反映輥縫顯示不準，存在輥縫跑的現象，經過PLC在線監視及分析，我們發現操作側液壓缸出口MTS位移傳感器讀數在位移并沒有發生變化的情況下開始出現跳變的現象，跳變的典型值是從70突然跳到60，有時能立即跳回去，有時會在該位置穩定一段時間，而且這種跳變沒有任何規律，可以發生在軋鋼過程中，也可以發生在軋鋼間隙，可以發生在咬鋼瞬間，也有的是在拋鋼瞬間，可以發生在軋機轉動的情況下，也可以發生在壓下電機運行的時候，這種液壓位置的不穩定導致了輥縫的不穩定，嚴重影響了正常生產，迫使我們不得不停止液壓壓下系統的使用，只能采取電動軋鋼。通過跟蹤我們得到了傳感器讀數的趨勢圖，如圖2所示。我們采取了以下幾種方法進行故障排除。
3.2故障排除
(1)測量4個液壓缸位移傳感器時鐘信號及數據信號，時鐘信號都在直流2.8V左右，交流0.123V左右;數據信號都在直流2.8V左右，交流0.245V左右。由此可以判斷PLC時鐘及MTS數據位收發脈沖回路均正常。
(2)檢查操作側出口傳感器的安裝螺釘，全部完好。說明傳感器的安裝沒有問題。
圖2MTS位移傳感器讀數趨勢圖
(3)檢查傳感器的外部電纜，既沒有短路現象對地絕緣也極好。檢查液壓缸接線盒及牌坊頂端子箱內的接線，接線情況較好，并將所有信號線的屏蔽層可靠接地，現象依然。
(4)將操作側出口位移傳感器更換，新的位移傳感器的讀數仍然出現隨機跳變。
(5)將操作側入口與出口位移傳感器接線在接線盒內進行對調，發現出口MTS仍然出現隨機跳變。說明從牌坊頂端子箱至液壓缸接線盒之間的電纜沒有問題。
(6)將操作側出口位移傳感器與傳動側入口位移傳感器對調，發現操作側出口MTS仍然出現隨機跳變，入口傳感器正常。傳動側傳感器也正常。說明MTS位移傳感器是好的。
(7)在PLC柜內將操作側兩位移傳感器所接通道進行對調，發現出口MTS仍然出現隨機跳變，入口傳感器正常。說明模板通道沒有問題。
(8)將操作側出口MTS傳感器從牌坊頂至液壓缸接線盒之間專用線更換，發現操作側出口MTS仍然出現隨機跳變，入口傳感器正常。再次說明該段電纜沒有問題。
(9)在PLC柜內將操作側與傳動側位移傳感器所接通道進行整體對調，發現操作側液壓缸出口MTS仍然出現隨機跳變，其他傳感器正常。說明模板沒有問題。
(10)我們仔細分析了每種測試過程及傳感器的安裝位置，發現操作側液壓缸出口位移傳感器所處的環境溫度是最惡劣的。因此將操作側出口傳感器通冷卻水，正在劇烈跳變的現象馬上消失，繼續投用液壓系統，可過了四五天操作側出口傳感器又開始跳變。
(11)將FM458及EXM438模板全部換成新模板，操作側出口MTS仍然出現隨機跳變的現象，進一步說明PLC模板沒有問題。
(12)取出一個新的MTS位移傳感器將其位置固定住，直接接在軋機牌坊頂的端子接線箱內，系統上電后經過觀察，我們發現位置被固定住的傳感器，其讀數應該保持不變，卻隨著軋鋼的過程發生隨機的跳變。于是我們將該傳感器拿到PLC電氣柜后面直接接入PLC模板通道，經過連續跟蹤觀察我們發現該傳感器的讀數紋絲不動，非常穩定，由此我們得出結論:只有從PLC電氣柜至軋機牌坊頂的端子接線箱之間的電纜確實有著不可測量的干擾現象存在。
4處理方法
將MTS位移傳感器的連接電纜全部重新鋪設單獨橋架，電纜全部更換，蓋好橋架蓋子，所有屏蔽層可靠接地，完全杜絕干擾信號。事實證明改進措施完成以后，再也沒有發生過類似的現象。
5結束語
安裝時，硬件要嚴格把關，防止硬件埋下隱患，遺留禍根。出現故障后應詳細記錄，以便防止虛假信號或現象出現，產生麻痹大意的情緒，對真正的故障排查產生影響，只有這樣我們才能維護好每一個設備。
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