等電位應(yīng)用案例簡述

劉樹春 駱輝 欒春梅 韓慶生

摘要：本文通過詳細(xì)闡述一起非等電位系統(tǒng)引發(fā)的設(shè)備故障過程及故障詳細(xì)解決過程，闡述等電位系統(tǒng)在電控系統(tǒng)中的重要性。

Abstract： This paper expounds the importance of equipotential systems in electronic control systems by expounding in detail the equipment failure process and detailed fault resolution process caused by non-equal potential systems.

關(guān)鍵詞：等電位;比例閥;模擬量模塊

Key words： equipotential;proportional valve;analog module

中圖分類號：TF46? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0228-02

0? 引言

等電位即等電勢。在一個(gè)帶電線路中如果選定兩個(gè)測試點(diǎn)，測得它們之間沒有電壓即沒有電勢差，則我們就認(rèn)定這兩個(gè)測試點(diǎn)是等電勢的，它們之間也是沒有阻值的。

鑒于公司采用的控制系統(tǒng)基本為西門子產(chǎn)品，因此本文將基于西門子S7-300系統(tǒng)，通過詳細(xì)描述儀器液壓比例閥故障案例，闡明等電位在控制系統(tǒng)中的重要作用。

1? 液壓比例系統(tǒng)

公司淬火爐步進(jìn)梁升級與平移分別采用雙油缸驅(qū)動，其中步進(jìn)梁升降采用先導(dǎo)比例節(jié)流閥驅(qū)動，電磁閥作為比例節(jié)流閥的開關(guān)閥;步進(jìn)梁平移采用普通液控比例閥進(jìn)行驅(qū)動，電磁閥作為比例節(jié)流閥的開關(guān)閥。

液控系統(tǒng)采用西門子S7-315進(jìn)行驅(qū)動，其模擬量模塊供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1可以明顯反應(yīng)出比例液壓系統(tǒng)由兩個(gè)力士樂比例閥與一個(gè)模擬量輸出模塊構(gòu)成，供電電源由一個(gè)DC24V供電模塊統(tǒng)一供電，且采用共地模式進(jìn)行連線。

2? 故障排除及診斷處理

自投產(chǎn)以來，該液壓系統(tǒng)一直工作正常，隨著設(shè)備運(yùn)行老化，最近設(shè)備頻繁出現(xiàn)問題，具備表現(xiàn)：

①步進(jìn)梁無法實(shí)現(xiàn)自動，且步進(jìn)梁手動操作時(shí)，步進(jìn)梁只能緩慢爬行上升，且動作過程中有液壓沖擊現(xiàn)象。

②步進(jìn)梁手動操作步進(jìn)梁，平移徹底無法動作且無沖擊現(xiàn)象。

③更換升降比例閥，步進(jìn)梁升降偶爾工作正常。

④萬用表測量升降比例閥給定，給定電流信號正常，且比例閥工作電源電壓也完全正常。

⑤機(jī)械人員檢查液壓回路，均未發(fā)現(xiàn)液壓異常。

⑥將故障液壓閥更換到其他設(shè)備液壓回路，比例液壓閥工作正常。

面對這種故障現(xiàn)象，設(shè)備維護(hù)人員一時(shí)走入死胡同，無法找到解決問題的方案。基于⑥實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象，設(shè)備維護(hù)人員初步將故障定位到控制系統(tǒng)。

分析圖2比例閥供電回路，得知比例閥兩線制電流控制（4-20mA），且供電電源與給定信號在比例閥放大板內(nèi)部構(gòu)成共地回路，即放大板內(nèi)部構(gòu)成等電位。

西門子模擬量模塊工作原理圖反應(yīng)出，模擬量輸出模塊工作正常需滿足：負(fù)責(zé)電阻小于500Ω、DC24V供電電壓正常、MANA與M連通，從而實(shí)現(xiàn)模擬量模塊與比例閥供電回路構(gòu)成等電位回路。（如圖3所示）

通過圖2與圖3分析，并結(jié)合前期故障診斷，基本斷定該液壓比例控制回路為一個(gè)等電位系統(tǒng)，因此只要比例閥給定準(zhǔn)確，液壓比例閥將正確輸出并驅(qū)動油缸，然而即使比例閥給定12mA，比例閥依舊無法動作。

比例閥給定正確但無法動作的事實(shí)讓我們初步判斷該12mA是否是一個(gè)假電流，即比例閥內(nèi)部電源地與供電回路的電源地不構(gòu)成等電位。

基于這種假設(shè)，設(shè)備維護(hù)人員手動將平移比例閥給定插頭拔下，手動動作步進(jìn)梁升降，步進(jìn)梁升降油缸動作比例流量閥工作正常輸出，步進(jìn)梁升降正常，但是只要將插頭插上就工作不正常。通過該現(xiàn)象初步判定平移比例閥（圖1比例閥2）I3與大地短接，從而導(dǎo)致比例閥工作地與電流信號給定地不是一個(gè)等電位系統(tǒng)，因此雖然給定12mA，但是比例閥無法正常工作。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)平移比例閥I3確實(shí)存在接地現(xiàn)象，隨后通過更換比例閥1的信號電纜，該起設(shè)備故障得到徹底解決。

3? 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了一起非等電位故障排除過程，該故障排告訴我們：非等電位系統(tǒng)極容易產(chǎn)生貌似正確的誤信號，導(dǎo)致設(shè)備誤動作或者不動作，輕則耽誤現(xiàn)場生產(chǎn)，重則導(dǎo)致設(shè)備誤動作，引發(fā)重大人身安全隱患。為了更好的為現(xiàn)場生產(chǎn)服務(wù)，設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必做到等電位，平常點(diǎn)檢維護(hù)過程要隨時(shí)跟蹤設(shè)備等電位工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)等電位。與此同時(shí)，設(shè)備維護(hù)過程中設(shè)備維護(hù)人員要合理利用等電位思想去排查現(xiàn)場設(shè)備故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]Siemens? S7-300自動化系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)設(shè)備手冊[J].2011.

[2]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用教程 第三版[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[3]張?jiān)俳?等電位連接的重要性及檢測方法[J].科技風(fēng)，2016（19）：61-62.

[4]孔秋萍，孔德鵬.基于工程實(shí)例分析等電位聯(lián)結(jié)的重要性[J].港工技術(shù)，2015（226）：74-77.

[5]張瑞妍，何龍.自動化儀表接地技術(shù)概要[J].DCS與自動化儀表，2014（9）：79-81.