Solução de problemas de PLC: revelados 20 anos de experiência

I. Entradas e Saídas do CLP

Um pequeno controlador lógico programável (PLC) controla com flexibilidade um sistema complexo. O que você vê são linhas escalonadas de blocos terminais de relé de entrada e saída, luzes indicadoras correspondentes e números de CLP, como um circuito integrado com dezenas de pernas.

Sem um esquema, qualquer pessoa ficaria impotente na solução de problemas do equipamento, resultando em uma lentidão significativa na detecção de falhas.

Diante disso, criamos um gráfico com base no esquema elétrico, afixado no painel de controle ou gabinete do equipamento, indicando o número do terminal de entrada e saída de cada PLC, seu símbolo elétrico correspondente e seu nome, semelhante à descrição da função de cada pino em um circuito integrado. Com este gráfico de entrada-saída, eletricistas familiarizados com o processo de operação ou com o diagrama ladder do equipamento podem iniciar a solução de problemas.

Para aqueles que não estão familiarizados com o processo de operação ou não conseguem ler diagramas ladder, é necessário um gráfico adicional: a tabela de funções lógicas de entrada-saída do PLC. Esta tabela demonstra a correspondência lógica da maioria dos circuitos de entrada (elementos de disparo, elementos associados) e circuitos de saída (elementos de execução) durante o processo de operação.

A experiência mostra que se você for proficiente no uso da tabela de correspondência de entrada-saída e da tabela de funções lógicas de entrada-saída, poderá solucionar facilmente falhas elétricas sem um esquema.

Instruções lógicas básicas do PLC

II. Solução de problemas do circuito de entrada

Para determinar a condição de um botão, chave limitadora, linha ou outro circuito de entrada, você pode pressionar o botão (ou outro contato de entrada) enquanto o CLP estiver energizado (de preferência em estado não operacional para evitar operação não intencional do equipamento).

A luz de entrada do PLC correspondente ao botão deve acender, indicando que o botão e a linha estão operando normalmente. Se a luz não acender, o botão pode estar com defeito, a linha pode estar com mau contato ou pode haver um fio quebrado.

III. Solução de problemas do circuito de saída

Para pontos de saída do CLP (considerando aqui os tipos de saída a relé), se a luz indicadora correspondente do atuador não acender apesar do CLP estar em operação, isso indica que a função lógica de entrada-saída do CLP para este atuador não foi satisfeita, sugerindo uma falha no circuito de entrada.

Se a luz indicadora correspondente estiver acesa, mas o atuador correspondente, como uma válvula solenóide ou contator, não funcionar, primeiro verifique a potência de controle da válvula solenóide e o fusível.

Se o testador de luz não acender ao medir o terminal comum do ponto de saída do CLP correspondente, pode haver uma falha de energia, como um fusível queimado.

Se o testador de luz acender, a fonte de alimentação está boa, sugerindo uma falha na válvula solenóide, contator ou linha correspondente.

Depois de descartar falhas na válvula solenóide, contator ou linha e descobrir que o sistema ainda não está funcionando normalmente, use um multímetro para conectar 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 linha de saída. Se a válvula solenóide funcionar, o problema está no ponto de saída do CLP.

Dado que uma caneta de teste às vezes pode fornecer leituras falsas, um método alternativo de análise poderia ser medir a tensão entre o ponto de saída do PLC e a extremidade comum usando um multímetro. Se a tensão for zero ou próxima de zero, sugere que o ponto de saída do PLC está operando normalmente e a falha é externa.

Se a tensão for relativamente alta, indica que a resistência de contato deste ponto está muito alta e foi danificada. Além disso, quando a luz indicadora não acende, mas a válvula solenóide ou contator correspondente está acionado, é possível que este ponto de saída tenha sido soldado devido a uma sobrecarga ou curto-circuito.

Neste ponto, os fios conectados a este ponto de saída devem ser removidos e a resistência entre o ponto de saída e a extremidade comum deve ser medida usando a configuração de resistência do multímetro. Se a resistência for baixa, isso sugere que este ponto de contato está danificado. Se a resistência for infinitamente alta, significa que o ponto de contato está bom e é provável que a luz indicadora de saída correspondente esteja com defeito.

4. Inferência Lógica de Programa

Existem muitos tipos de PLCs comumente usados ​​na indústria. Para CLPs de baixo custo, as instruções do diagrama ladder são basicamente as mesmas. Para máquinas de médio a alto padrão, como o S7-300, muitos programas são escritos em listas de instruções.

Os diagramas de escada práticos devem ter anotações simbólicas; caso contrário, a leitura torna-se difícil. Compreender o processo ou operação do equipamento antes de olhar o diagrama ladder torna tudo mais fácil.

Ao analisar uma falta elétrica, geralmente utiliza-se o método de retrocesso ou dedução reversa, ou seja, partindo do ponto de falta, encontra-se o relé de saída do CLP correspondente e começa-se a retroceder as relações lógicas que satisfazem seu funcionamento.

A experiência sugere que, uma vez encontrado um problema, a falha geralmente é corrigida, pois é raro que múltiplas falhas ocorram simultaneamente.

V. Determinação de Falhas Inerentes ao CLP

Normalmente, os CLPs são dispositivos extremamente confiáveis ​​com baixa taxa de falhas. No entanto, fatores externos podem causar mau funcionamento do PLC. Ocorreu um incidente com um interruptor de proximidade alimentado por 220V. Os dois cabos de entrada de sinal do PLC e a linha de alimentação de 220 V do interruptor de proximidade compartilhavam um cabo de quatro núcleos. Quando a chave falhou, o eletricista a substituiu, mas trocou por engano a linha de alimentação neutra pela linha comum da entrada do CLP, levando à queima de três pontos de entrada do CLP na fonte de alimentação.

Em outro caso, a linha neutra do transformador de potência do sistema foi interrompida devido à corrosão, fazendo com que a alimentação de 220V do CLP subisse para 380V. Isto danificou o módulo de potência na base do PLC. Isto foi posteriormente corrigido pela adição de um transformador de controle de isolamento de 380/220 V. As extremidades comuns de saída do PLC Siemens S7-200 são rotuladas como 1L, 2L, etc., com o computador em funcionamento representado como AC1N e a fonte de alimentação de +24V como L+M. Essa categorização pode facilmente confundir iniciantes ou aqueles com menos experiência. Interpretar erroneamente o L+M como um terminal de alimentação de 220 V pode queimar instantaneamente a fonte de alimentação de 24 V do PLC.

As probabilidades de mau funcionamento de componentes de hardware, como PLCs e CPUs, ou de software perdido, são virtualmente insignificantes. Da mesma forma, a menos que sejam submetidos a forte intrusão elétrica, é improvável que os pontos de entrada do CLP falhem. Os pontos normalmente abertos dos relés de saída do CLP, exceto curtos-circuitos de carga periférica ou projeto inadequado que permite que a corrente de carga exceda sua faixa nominal, têm uma longa vida útil.

Portanto, ao solucionar falhas elétricas, o foco deve estar principalmente nos componentes elétricos periféricos do PLC. Em vez de suspeitar constantemente de problemas com o hardware ou software do PLC, esta abordagem é crucial para a rápida reparação de equipamentos defeituosos e para a rápida retomada da produção. Assim, a ênfase na solução de falhas elétricas em circuitos de controle do CLP não está no CLP em si, mas nos componentes elétricos periféricos dentro dos circuitos controlados pelo CLP.