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第二十期 ZZS机电控制原理及常见故障

  • 分类:工艺讲堂
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-03-24
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【概要描述】可编程控制器,即PLC,是Programmable Logic Controller的缩写,专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子控制装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序计算、计时、计数和算数运算的指令,通过数字式或模拟式的输入和输出,控制动作装置进行操作。

第二十期 ZZS机电控制原理及常见故障

【概要描述】可编程控制器,即PLC,是Programmable Logic Controller的缩写,专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子控制装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序计算、计时、计数和算数运算的指令,通过数字式或模拟式的输入和输出,控制动作装置进行操作。

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作为一个优秀的镀膜工程师,把镀膜工艺做好,调试好各种膜系,保证光谱具有良好的重复性,固然是极好的。这种好的前提是,现场工程师能够及时准确的处理好机器随时可能出现的一些故障,保障镀膜过程能够及时顺利的进行,而不是在面对故障时,只能暂停镀膜,求助于设备厂家或专业的机修人员。

本节从镀膜机的机电控制原理出发,讲述日常故障的诊断方法和处理方法。考虑到当前国产镀膜机的主流机型是ZZS系列,因此,本节以ZZS为例进行讲述。

1. PLC控制原理

镀膜机的控制系统主要由三部分组成,分别是:可编程控制器,信号传感器和动作装置。

可编程控制器,即PLC,是Programmable Logic Controller的缩写,专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子控制装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序计算、计时、计数和算数运算的指令,通过数字式或模拟式的输入和输出,控制动作装置进行操作。

信号传感器。如扩散泵温度是否达到设定值,镀膜伞转速是多少,各个阀门是否打开等,都是通过传感器采集到相应的信号的。

动作装置。如控制加热温度的温控器,调节镀膜伞转速的变频器,控制各个阀门开关的电磁阀等。

其控制原理可以用下图所示。

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信号传感器将对应检测对象的温度、转速和膜厚控制仪等设备所处的状态,通过PLC的数字或模拟输入口传输到PLC,触摸屏上就会显示出各个传感器当前的状态。

来自膜厚控制仪等命令,下达给PLC,依据PLC内部所写的程序,通过PLC的模拟和数字输出端口,将相应的操作,下达给执行命令进行动作的电磁阀和继电器等。

以开电子枪高压为例。操作人员通过触摸屏开启电子枪高压指令。PLC接到指令后,依照内置程序,开始检查真空度信号,坩埚状态信号,高阀打开信号等,如果都符合开启高压的条件,则PLC的数字输出口输出24V直流电压,此电压加在继电器上,继电器吸合,电子枪高压柜开始输出高压到电子枪两端。

2. 电路故障分析通用方法

当机器出现故障时,首先确定故障所在位置,然后有两种处理手段。一种是利用电路图查找对应的控制电路。查找故障可以用顺序、逆序和中间分隔三种方法。顺序方法是从控制端开始逐级用万用表测量,一直到动作装置。逆序法从继电器等动作装置开始,逐级测量,直到测到24V直流电源。中间法是从某一回路的中间部分开始测量,最终找到故障点。三种方法交叉应用,可以提高效率。

另外一种是利用PLC编程器,在电脑上观测相应接口与PLC之间的通讯,通过观测状态来排查故障。这种情况效率最高,但对电器技能的专业程度要求也最高。

3. ZZS电器控制流程

下图是国泰ZZS系列镀膜机的控制电路流程图。系统根据预先设置好的流程顺序执行,在执行过程中程序会自动判定互锁条件和运行时间、逻辑等,如果执行到某步,出现系统不往下执行或伴有报警声音,就需要检查对应电路上的各种水流信号、阀门到位信号、门锁及真空信号等。

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4. 常规故障处理方法

设备在使用过程中,尤其是长时间放假后再次开机,有较大概率会发现各类电器故障,为了便于客户快速查修该类问题,本节会对部分常见问题的处理方法进行简单讲解。

a. 设备重新开机容易出现系统报警,且无法清除现象,触摸屏上显示各种水流和气压等信号报警,PLC窗口显示连接异常,如下图所示。

一般来讲是电柜内部24V开关电源空开跳闸或者电源“DC24V”和“DC0V”端有短路,另一种情况则是开关电源在开路状态下电压输出正常,接上负载就输出异常,而负载端也未短路,此种现象是开关电源本身故障,以上检查负载端是否短路或更换开关电源。以此类推,触摸屏的24V开关电源也是同样解决。

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b. 扩散泵的油温偏低。

表象为扩散泵当前温度比设定温度低很多,设备在高真空状态下抽速下降明显。带电测量扩散泵调功器的U2/V2/W2相对应N线的交流电压,正常恒温后的电压为AC180V左右,若测量电压时每相电压值都偏高,重点要检查扩散泵加热丝,多半是有一组或者多组接线开路(扩散泵底部)。有测量电流的钳形表则更加明显,钳一下扩散泵的每一相电流,原则上每相电的相差近似,电流小的比较多的那相则有问题(测量电阻有可能是对的,连接扩散泵加热棒的导线被高温碳化,但没有直接断掉),另外一种办法:关掉扩散泵电源,直接将扩散泵调功器的输入和输出端连载一起,“111-114”,“112-115”,“113-116”线号大的取下端子接到小号端子上,开启扩散泵电源,如果10分钟后温度任然变化不大,检查扩散泵接线头和加热棒;如果温度可以升高到245度以上,说明调功器有问题或者温控仪设置不对,重新整定温控仪。

c. 设备排气时,粗抽时间偏长。正常5分钟可以到3.0Pa,经常抽10分钟以上还到不了开高阀真空的条件。

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一般来说有可能两个原因。首先是罗茨泵,需要确认没有高速旋转起来,检查罗茨泵变频器是否故障或保护报错,其次是由于低真空规管漂移太远,导致罗茨泵的高速切换真空信号没到,罗茨泵始终处于低速状态,联系厂家设置变频器参数或重新校准电阻规管12

d. 工转故障报警。

图片4.png图片5.png 

触摸屏上有上面左图所示的工转停转报警提示,但实际工转是正常旋转的,这种问题是由于工转转速检测的霍尔传感器故障、开路或者PLC输入端故障,须检查线路逐一排除。如果工转没有旋转,则有可能是上面右图所示的工转复合齿轮坏掉,导致工转卡死;或者变频器故障导致无输出,使得工转电机或变速箱故障。实际工作中发现电机和超越离合器发生故障的概率较低。

e. 电子枪扫描仪失控。

扫描仪失控,无法手动调整光斑幅度、位移、束流等,扫描仪上数码区域显示000”或者“001”。一般情况下是由于扫描开启幅度较大,而出厂预置的保护电流一定,电器元件的参数漂移所致。

解决办法是解除光斑记忆状态,再缩小扫描幅度,扫描仪断电再重启,就可以正常使用了,如果开启的幅度不够或者该问题再次出现(XY线圈不断路情况下),尽快联系厂家重新调整参数或维修。

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5. 小结及致谢

从控制原理出发,对排查电子束蒸发镀膜机机电控制系统故障问题的一般性方法就行了阐述。其中的控制原理和故障分析方法,不仅适用于国产设备,同样适用于进口设备,如莱宝和新科隆镀膜机等。

以国泰ZZS系列镀膜机为例,对电器相关问题中的常见故障,进行了简要解释,并给出了现场处理建议。

需要说明的是,镀膜机和汽车一样,是多种技术的交叉综合体。涉及机电技术,控制技术,IT技术,微电路集成系统,高压控制系统,光电传感技术,气动控制技术和装配技术等。能够处理所有故障的专家级工程师凤毛麟角。对于广大一线工程师,更实用的个人素养是:能够及时准确的判断常见故障位置,描述清楚故障类型,掌握一般性的排查方法,进而精通这些故障的处理手段。这需要有坚持一线的足够耐心,以及持之以恒的学习和总结。

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