張慶軍 楊效青 郭慧 吳月榮
（東營市宏遠紡織有限公司）
一、前 言
在紡紗機電設備工控系統裝置中，一般由計算機（PLC）工控系統、機械系統、電磁閥及氣缸執行系統、傳感器檢測及質量監測系統組成，這些功能具有實時監測、質量控制、動力輸出、數據顯示等功能，在線控制各系統按設計步驟控制各元件規范動作。人機界面和可編程邏輯控制器（PLC）智能控制全機，使機械自動化技術得到了快速進步，設備操作更加簡單方便，全自動運行能力，并具有故障自珍斷和報警功能，實時顯示工作狀態，通過可視化、智能化進行數據調正，增強了系統出現故障后自恢復能力。
可編程控制器（PLC）作為工控中心，以變頻電源和電機作為驅動系統，通過人機界面進行各種數據設定，以多種傳感器及功能各異的開關作為狀態檢測裝置，把輸入信號及時傳至PLC可編程控制系統，控制器對輸入信號進行分析運算后，下達正確的輸出動作指令控制設備有序運轉。
任何一臺智能化機電設備在實際生產過程中，如果平時設備管理制度不完善，基礎維護不到位，保養不細致，操作不規范，都會影響智能設備的生產效率，造成檢測失誤，或者自動工作順序錯位混亂，甚至會出現故障停臺，影響正常生產。
因此在棉紡行業中，隨著智能化設備在行業中的廣泛應用，怎樣發揮智能設備的先進效能，如何將智能化設備開好、用好、維護好一直是設備管理中一個難點，現根據我公司在使用智能設備維護保養中，對機電系統控制元件中的故障頻繁點及平時維保關鍵點進行了總結，分享如下。
圖1 智能化設備可編程控制原理圖
二、智能化機電故障類型與維保關鍵點
2.1 可編程控制器
可編程控制器（PLC）及擴展模塊作為中心控制單元，有多個輸入點數和輸出點，可拆卸式接線端子，完全可以滿足控制系統需耍，有內置閃存(長壽命的非易失性的存儲器)，即使電池的電壓降低，用戶程序和參數區域的數據也不會消失。應用中注意PLC系統的外感應力如：溫度、濕度、振動、沖擊、腐蝕性氣體、過電流、噪聲等應盡量減小，這樣可以提高控制系統的可靠性，并且可提高長期的運轉率，維保關鍵點：
（1）故障關鍵點繼電器、接觸器。在設備運轉中，PLC控制系統的平時工作中，機電備件消耗量Z大的多為各類繼電器或控制開關，故障原因除產品本身制造質量外，與生產現場環境惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發熱變形而產生故障不能使用。所以減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環境，減少更換的頻率，以減少其對系統運行的影響。
（2）故障關鍵點閥門、閘板。機電設備中的附屬部件中的閥門、閘板是機電設備中的關鍵執行部件，相對的位移一般較大，或者要經過電氣轉換等多個步驟才能完成閥門、閘板的位置轉換，或者利用電動執行機構推拉閥門或閘板的位置轉換控制機械、電氣、液壓等進行規范性動作，各執行動作部件稍有不到位就會產生誤差或故障，使用中缺少周期性保養與維護是導致機械、電氣執行動作失靈是故障頻發的主要原因，因此在系統運行時要加強對此類設備的巡檢，發現問題及時處理。設備要建立嚴格的點檢制度，經常檢查動作執行部件是否變形，執行機構動作是否靈敏準確，控制部件是否有效等，確保整個控制系統的良好性能。
（3）故障關鍵點開關、行程開關、極限位置。電氣開關、行程開關在長期的使用過程中，由于長期的人為性觸碰都會造成磨損，功能失效、也可能在長期特殊生產環境中銹蝕老化，對于此種設備故障處理，主要加強機械定期維護及性能恢復，使設備時刻處于完好狀態，對于限位開關尤其是智能設備上中的限位開關監測位置，功能靈敏度要定期檢查，除了定期檢修外，還要在維護過程中加入多重的保護措施，保證其動作的完好性和準確性。
（4）故障關鍵點PLC系統中的子設備。此類故障多發生在PLC子設備中的接線盒、線端子、螺栓螺母等處，這類故障產生的原因除了設備本身制作工藝原因外，還與安裝技術要求有關，操作時電線和螺釘連接壓線時是壓的越緊越好，但在二次維修時很容易導致拆卸困難，大力拆卸時容易造成連接件及其附近部件的損害，故在新件安裝時一定要根據安裝技術要求進行標準化操作，以免造成意外損耗，造成不必要的浪費。使用中頻繁的打火接觸、環境銹蝕等原因也是造成部分機件失能，出現故障。長期的實踐經驗，對這類故障一般是很難發現和維修的，所以在設備平時保養維修中一定要嚴格檢查，細致維護，發現問題隨時解決，確保將設備機件隱患消滅在初發狀態。
（5）故障關鍵點檢測訊號互擾。此類故障在控制系統中一般反映在信號傳遞不正常，設備信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開鋪設，特別是高干擾變頻器的輸出電纜，不能將輸出信號線與高壓線及動力線混扎成線束，更不能過于接近，如需平行布線接近時，可用導管進行分離或用其他的電線管進行布線，此時導管和電線管必須接地。
2.2 人機界面
智能化系列觸摸屏做為操作顯示單元，一般都集故障顯示、產量統計、單步動作、在線質量監測及運行參數設置等集成與一體，使機械操作維護更加方便簡單。故障關鍵點
(1) 需要對觸摸屏幕操作時不要用力過大，輕觸屏幕只要能達到可靠操作即可。
(2) 切忌不能用堅硬的東西去進行“硬性觸碰＂，以免造成屏幕損傷。
2.3 變頻器
變頻器在工控系統（PLC）控制下，驅動伺服電機運轉，變頻器工作溫度范圍一般控制范圍為：-10~+50度C，相對濕度為<90%，紡織車間由于溫度高、濕度大、棉絮也比較多,根據環境情況，每隔一段時間對變頻器進行一次清理，主要把飛入變頻器的棉絮及時清理掉，飛入的棉絮對變頻器散熱影響非常大，很容易造成變頻器燒損，變頻器由IC、電阻、電容、晶體管等電子零件及冷卻扇、電驛等為數眾多的零件組成，這些電氣原件在惡劣的環境中不能夠保持長久狀態完好，即使是在正常環境運行，若超過使用年限，也會容易發生故障。故障關鍵點：
(1) 變頻器工作參數是否正常，頻率、電流和溫度工作狀態有無變化。
(2) 鍵盤面板顯示是否正常，變頻器散熱風扇運轉正常，是否掛花堵塞而造成風扇停止轉動。
(3) 變頻器是否有異常噪音、發熱振動和異臭等現象。需要時打開外殼進行細致檢查，維護時必須要先等設備停止運行后，切斷電源，再去拆除外蓋，操作時要注意濾波電容器，斷電后仍存有充電電壓，需要放電一段時間后方可進行維護，為了避免意外事故的發生，必須等到充電指示燈熄滅后，方可進行操作。
2.4 電磁閥與執行氣缸
2.4.1 電磁閥
電磁閥控制執行氣缸做規律性動作，也是智能化設備中的故障頻發點，電磁閥故障原因主要取決于兩個方面：（1）是線圈，(2)是閥體。檢查時主要從這兩個方面入手，判斷線圈好壞可以先用萬能表進行檢查，也可以找個24V電源，接到線圈上，如果能聽到輕微的響聲，說明電磁閥的線圈和閥芯都是正常的，能夠正常打開和閉合。
故障關鍵點：
（1）檢測電磁閥時，先給電磁閥通上被控制的介質（帶壓力的氣體、液體，壓力值為電磁閥使用壓力范圍中間值），再給電磁閥線圈通電，檢查被控制介質有從打開到閉合的動作狀態，在做打開、閉合動作時作用完好，那么電磁閥就是好的，該打開時打不開或該閉合時不閉合，可以判定這種電磁閥肯定是存在故障的。平時維保時要注意觀察電磁閥的動作是否正常，其關聯的氣動部件是否存內泄漏及外泄漏現象。
（2）檢查電磁閥線圈短路或斷路，檢修時可以先用萬用表測量其通斷，阻值趨近于零或測值較大，那說明線圈短路或斷路。如果測量其阻值正常，還不能說明線圈一定是好的，有一次測得一個電磁閥線圈阻值大概50歐姆，但電磁閥無法動作，更換該線圈后一切正常。進一步判斷其好壞，可進行如下Z終測試，找一個小螺絲刀放在穿于電磁閥線圈中的金屬桿的附近，然后給電磁閥通電，如果感覺到有磁性，那么電磁閥線圈是好的，否則是壞的。
（3）電磁閥插頭、插座接觸不良，插頭接線固定不良等原因無法將執行電源送到電磁閥線圈中，Z好一個習慣做法是把插頭插在插座上之后用螺絲固定，電磁閥線圈上在閥芯桿上后一定要用專用螺母緊固好。如果電磁閥線圈的插頭配備有發光二極管電源指示燈，那么采用DC電源驅動電磁閥時即行就要接對，否則指示燈不會亮。另外，不要將不同電壓等級的帶發光二級管電源指示的電源插頭調換使用，這樣會導致發光二極管被燒毀。如果電磁閥不帶電源指示燈，電磁閥線圈是不用區分極性的，平時維保時要對插頭、插座接觸點進行檢查，切不可有松動現象。
（4）電磁閥閥芯故障一般在電磁閥所通介質壓力正常的情況下，按下電磁閥紅色的手動按鈕，電磁閥沒有任何反應，壓力介質沒有出現通斷的變化，說明閥芯一定是壞的。檢查時首先觀察介質是否存在問題，如壓縮空氣內是否有很多積水，有時候油水分離器作用不良，特別是管路設計不良時，通到電磁閥的壓縮空氣會有很多積水，所通液體介質是否存在雜質，修理時要先清除電磁閥及管路中的積水或雜質。如果動作還不正常，建議更換閥芯，或者更換新電磁閥。有時檢查電磁閥線圈通電時磁性正常，但電磁閥依然不動作，電磁閥手動按鈕的功能操作時時好時壞，這種故障有可能是閥芯密封圈損壞，或雜物堵塞進出氣孔，平時維保時要將電磁閥閥芯拆出，檢查密封圈是否損壞，對進出氣口進行疏通。對所用介質如壓縮空氣丶液壓油等要保持潔凈無雜質，以防在電磁閥體內造成堵塞。
2.4.2 執行氣缸
氣缸是利用氣壓進行動力輸出的執行部件，在智能化設備臺中起到非常重要的作用，特別在對工作環境要求十分嚴格，氣壓執行氣缸在動作運動時，對現場作業環境不會造成污染，既使出現故障也只會出現氣體內、外漏氣現象，不會對產品造成損傷，維修保養方便簡單，工作地干凈整潔。故障關鍵點：
（1）檢查氣缸前先檢查氣源壓力是否正常，如果壓力小可以適當增大壓力，但是Z好不要超出閥門所規定的額定極限，否則會損壞閥門氣缸。
（2）如果氣源沒有問題，檢查氣路，拆除氣缸進氣口壓力管接頭，切換電磁閥看氣源是否正常過氣，如不過氣就需要疏通進氣管，或者直接給氣缸接通氣源壓力，直接確認氣缸是否有卡頓現象，直接通氣如果氣缸還是不動作或者輕微動作，那么說明氣缸活塞存在故障。
（3）確認氣缸存在卡頓故障后，維保人員需要拆卸氣缸進行檢查，有些氣缸可以由一般維修人員進行拆卸維修，特殊結構的氣缸為了保證設備及維保人員的安全，需要專業人員進行維修，切不可盲目自行拆除，以免出現易外事故！
（4）是缸體內泄漏還是缸體外泄漏。檢查時氣缸外泄漏故障明顯，眼觀手感都能直觀的觀察到，內泄漏相比而言，判斷難度大，判斷內泄漏故障時，可將設備調正到手動操作模式，將氣缸調整到負重狀態，觀察此時氣缸動作情況，如動作不穩定，存在快速回位現象，可判定氣缸存在內泄漏故障。（執行動作原理如圖2所示）。
圖2 電磁閥與執行氣缸控制原理圖
1、活塞密封圈；2、回位壓縮空氣；3、活塞桿；4、氣路管；5、電磁閥；6、電磁閥線圈
2.5 傳感器
2.5.1 光電傳感器
光電傳感器是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態的變化的傳感器，光電傳感器主要由發光的投光部和接受光線的受光部構成，如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射,到達受光部的量將會發生變化，受光部將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。
2.5.2 動態光電檢測器
動態傳感器具有輸出短路保護電路和喂入棉條動、靜態自動檢測，FA系列條并卷聯合機檢測距離一般控制在：8mm，反復調整檢測器的安裝位置，確保棉條從檢測區內順利通過。傳感器檢測面應經常用軟的織物清潔，防止飛花和灰塵污染。
2.5.3 接近式傳感器
接近式傳感器屬于一種有傳感量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流，這個物流反作用于傳感器，使傳感器振能力衰減，內部電路參數發生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制傳感器的通斷，多種型號接近傳感器，主要用來檢測設備運行時各個執行氣缸動作的定位以及安全部位的保護。
2.5.4 壓力傳感器
壓力傳感器是指以膜片裝置為媒介，用感壓元件對氣體和液體的壓力進行測量，并轉換成電氣信號輸出的設備，在條并卷聯合機設備中采用壓力傳感器，對棉卷進行反壓控制以及牽伸壓力進行檢測，保證了成卷質量的穩定。
2 5.5磁感應傳感器
磁感應傳感器主要檢測磁性介質，一般用于氣缸運行位置的檢測，使用時應使其緊貼氣缸壁，以保證可靠的檢測效果。
2.5.6 故障關鍵點
（1）檢修時要注意檢測物體及接近傳感器的安裝位置有無偏離、松弛、歪斜，是否有金屬粉塵等的粘附、堆積。
（2）傳感器檢測面應經常用軟的織物清潔，防止飛花和灰塵污染。
（3）調正時要按照壓力設定值合理設定壓力參數，以免壓力過大，造成機件損傷，要不定期對壓力進行測試，保證傳感器檢測功能的穩定。
（4）檢查傳感器檢測位置是否變化，固定螺絲是否松動，線路是否有異物而影響自動監測。
三、結 語
機電設備在生產使用過程中，要保持好設備的先進性，在設備維修和保養時，要制定周密的維保計劃，計劃保養與狀態維護相結合，維修保養作業時要全面細致不留死角，檢查時要精力集中精確到位，對易出故障的頻發點，要勤檢細查，維修時要從故障的根源入手，徹底將故障消除在初始狀態，保證設備及機電部件的良好性能，確保智能化設備發揮優質高效的技術優勢，全面發揮自動化技術的Z佳效能，以保證設備生產運轉的穩定。
（來源：中國紗線網）
