3 Ursachen für den Ausfall von SPS-Modulen und wie VFD-Oberschwingungen diese zerstören
Heute wollen wir über den wahren Grund für häufige Ausfälle von SPS-Modulen sprechen.
Ich habe gerade einen Anruf von einem alten Bekannten erhalten, der sich darüber beschwert hat, dass in den letzten Monaten mehrere SPS-Module ohne erkennbaren Grund durchgebrannt sind, was ihn völlig überfordert. Dies ist tatsächlich ein häufiges Problem für Elektroingenieure an vorderster Front. Auf der Grundlage meiner über 30-jährigen Branchenerfahrung werde ich das Problem analysieren und einen praktischen Ansatz zur Behebung von SPS-Modulausfällen vorstellen.
Während meiner gesamten Karriere sind unter meiner direkten Aufsicht stehende Systeme nie von Modulausfällen betroffen gewesen. Bei Projekten, die von meinen Kollegen und Auszubildenden geleitet werden, tritt dieses Problem jedoch häufig auf. Durch Analysen habe ich festgestellt, dass die Hauptursache für PLC-Modulausfälle oft übersehen wird.
Der unsichtbare Killer: Oberwellen aus Frequenzumrichtern verursachen Ausfälle von SPS-Modulen
Wenn Ihre SPS-Leistungsmodule immer wieder durchbrennen, konzentrieren Sie sich nicht nur auf die SPS selbst. Schauen Sie sich Ihr Stromnetz an.
Der Hauptgrund für die meisten Burnout-Fälle ist das Stromnetz. Überprüfen Sie Ihren Standort: Gibt es dort zahlreiche Antriebe mit variabler Frequenz (VFDs) oder Gleichstrom-Drehzahlregler installiert? Diese Geräte sind klassische Beispiele für nichtlineare Lasten.
Wenn zahlreiche solcher Geräte im Netz vorhanden sind, erzeugen sie verheerende VFD-Oberschwingungen. Diese Oberschwingungen sammeln sich im Netz an und bilden hochfrequente Oberschwingungsspannungen. Wenn diese verzerrten Spannungswellenformen auf das PLC-Netzteilmodul einwirken, überlasten die übermäßig hohe Spannung und die extrem schnelle Frequenz die internen Komponenten und führen letztendlich zum Ausfall des PLC-Moduls.
Es ist, als würde man jemanden langsam vergiften, indem man seinem Wasser ein langsam wirkendes Gift beifügt – der Zusammenbruch ist unvermeidlich. Wenn Sie das Harmonieproblem nicht beheben, wird der Ausfall des SPS-Moduls Ihre Geräte wie ein wiederkehrendes Gespenst heimsuchen.
Störgeräusche reduzieren: Strategien zur Vermeidung von PLC-Modulausfällen
Da wir nun die Ursache des Problems kennen, stellt sich die Frage, wie wir es beheben können. Wir müssen entschlossen handeln – entweder “blockieren” oder “verhindern”.”
1. Quellenblockierung
Der effektivste Ansatz besteht darin, einen Eingangsreaktor am Eingang aller nichtlinearen Lasten (wie z. B. Frequenzumrichter) zu installieren. Dadurch wird die Rückkopplung von Oberschwingungen in das Netz zwangsweise unterdrückt, wodurch das Risiko eines Ausfalls des PLC-Moduls grundlegend verringert wird.
Siehe unsere häufig verwendeten Oulu VFD EV510A Benutzerhandbuch. Hochwertige Frequenzumrichter diese Überlegung in ihre Planung einbeziehen. Die Baureihe EV510A verwendet eine universelle Stromvektorsteuerung, und in der Bedienungsanleitung wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die richtige Auswahl der Peripheriegeräte in komplexen industriellen Umgebungen von entscheidender Bedeutung ist. Durch den Einsatz kompatibler Antriebe werden Störungen anderer Geräte erheblich reduziert.
2. Schutz der Anschlüsse
Wenn Sie die Netzumgebung nicht verändern können, schützen Sie Ihre SPS. Installieren Sie einen Filter oder eine Eingangsdrossel am Stromeingang der SPS. Diese fungieren wie eine kugelsichere Weste für die SPS, indem sie harmonische Störungen aus dem Netz abschwächen und unterdrücken. Sie absorbieren die zyklischen Stöße und verhindern so einen Ausfall des SPS-Moduls.
Bei der Überprüfung der VFD-Auswahlhilfe.pdf, Ich habe auch festgestellt, dass der Auswahlleitfaden von Oulu ausdrücklich die Auswirkungen der Umgebung auf die Geräte (Umgebungstemperatur/Luftfeuchtigkeit) hervorhebt. Dies bezieht sich zwar auf Frequenzumrichter, aber das Prinzip bleibt dasselbe: Die Stromqualität ist die Lebensader für alle industriellen elektronischen Geräte.
Der Mythos der 24-V-Stromversorgung
An dieser Stelle muss ich ein weit verbreitetes Missverständnis aufklären. Viele Laien gehen davon aus: “24 V sind einfach 24 V – jedes alte Schaltnetzteil reicht aus.”
Das ist klassische Laienrede und eine weitere Hauptursache für den Ausfall von PLC-Modulen.
Die Reinheit der Stromversorgung bestimmt direkt die Systemstabilität. Insbesondere in der VFD EV200 Benutzerhandbuch, sehen wir strenge Definitionen für Steuerkreisanschlüsse. Wenn Ihre 24-V-Stromversorgung aus einem billigen, minderwertigen Netzteil mit massiver Welligkeit stammt oder wenn diese 24-V-Leitung auch Hochleistungsmagnetventile versorgt, dann werden Gegen-EMK und Welligkeit Ihr SPS-Modul gleichermaßen zerstören.
Um einen Ausfall des SPS-Moduls zu verhindern, verwenden Sie immer ein spezielles, hochwertiges Schaltnetzteil für die SPS und trennen Sie die Stromkreise strikt von den Steuerkreisen.
Schlussfolgerung
Die Beseitigung von Gefahren durch die Stromversorgung von SPSen ist weitaus komplexer als der einfache Austausch eines Moduls. Letztendlich muss die harmonische Interferenz innerhalb des Stromnetzes bekämpft werden.
Ob bei der Installation von Reaktoren für nichtlineare Lasten oder bei der Auswahl von grundsätzlich robusten Antriebsgeräten während der Spezifikationsphase – wie beispielsweise dem genannten Oulu EV510A – minimiert dessen optimiertes internes Schaltungsdesign Netzverschmutzungen effektiv. Als professionelle Ingenieure müssen wir der Stromqualität höchsten Respekt entgegenbringen.
Lassen Sie nicht zu, dass minderwertige Netzteile zum heimlichen Killer Ihrer Steuerungssysteme werden. Die Wahl der richtigen Lösung ist der einzige Weg, um den Albtraum von PLC-Modulausfällen dauerhaft zu beseitigen.
