海天QCS系统中常见的故障及处理

QCS系统中常见的故障及处理

吴辉

桐乡福利造纸厂

1.QCS基本测量系统的主要部件

扫描架、纸张定量测量传感器、纸张水分测量传感器组成基本测试系统.“O”型扫描架、纸张定量测量传感器、纸张红外水分测量传感器（透射式和反射式）使用海天自己开发的产品，微波水分头使用Lorentren&Wettre公司的DS-115、DS-20，DS-30….。灰分测量和厚度测量暂时作为控制系统的新增测量系统直接纳入控制系统，不包含在基本测量系统之中。

2.QCS基本测量系统的系统结构

QCS基本测量系统的系统结构采用计算机网络结构，用RS-485总线将“O”型扫描架、纸张定量测量传感器、纸张水分测量传感器连接成一个独

立的计算机网，通过现场总线（PROFBUS）与外界交换数据。定量传感器和水分传感器使用RS-485输出测量信号，这种方法能够有效地提高精度，以及可靠性和稳定性，但是，维护上不象一般仪表那样直观，需要借助于计算机，在使用上，我们在纸张定量和水分测量系统的人机界面上设定了若干观察点，可以用来判断定量传感器和水分传感器的工作状态。

3．QCS基本测量系统故障诊断

3．1．在“系统诊断”页，显示定量测量和水分测量的“AD”值，一般“AD”值正常读出，传感器工作是正常的。如果“AD”值读出不正常或没有“AD”值读出，说明对应的传感器工作出现问题。

定量测量窗口显示：标准化AD值、量程、AD值、瞬间值超限报警、平均值超限报警。

1.其AD值是定量测量时读出定量的数字化量，它的存在并且变化，表示定量传感器在进行测量，测量值数字式化了，其值也送到了上位机。——这说明定量传感器在工作。

2.标准化AD值是标准化状态下读出的AD值，标准化的作用是对窗口灰尘、空气柱的温度变化、电子仪器的温漂和时漂以及放射源的衰变进行补偿。

——这是利用β粒子辐射源和辐射检测器检测纸张定量一种特有的检测方法，它反映了现场环境因素等对定量测量的影响，标准化的目的消除现场环境因素等对定量测量的影响。

3.量程是放大器的工作量程，为了适应放射源的衰变特性，使定量仪能工作在两个半衰期，信号放大回路中的程控放大器有八个量程。——正确选择量程可以使放大器工作在最佳状态。

水分测量窗口显示：AD值、标准化结果、温度、温度设定值、量程、定量补偿值、瞬间值超限报警、平均值超限报警。

1.对于利用红外线测量水分的传感器，其AD值是水分测量时读出的测量信号

和参比信号的数字化量，它的存在并且变化，表示水分传感器在进行测量，测量值数字式化了，其值也送到了上位机。——这说明水分传感器在工作。纸张水分是测量信号和参比信号的比值的函数，观察这对AD值时要注意两个AD值的差异和大小。

2.温度。显示水分测量传感器的头内温度，温度计安装于水分测量传感器内的灯座附近，它的作用是监测灯座温度，当灯座温度高于设定值时，水分测量传感器内的计算机会自动切断灯泡和电机电源，保护水分

传感器不至于过热而烧坏。该温度值过高，并且显示为红色，说明水分传感器头内温度过高，水分传感器工作停止。

水分传感器头内温度过高，引起水分传感器工作停止，维护人员应检查冷却系统是否工作正常。因为水分传感器头内温度过高，水分传感器工作停止，水分传感器必需在其温度下降后，由管理人员通过“水分头复位”按钮臵水分传感器复位，水分传感器才可能恢复工作。

3．2．在“系统诊断”页，显示水分传感器和定量传感器与S7-226PLC的通信状况，一般每分钟定量传感器与PLC交换数据的帧数加水分传感器与PLC交换数据帧数等于总帧数。基本无错误帧数。如果通信不正常，则定量和水分测量不正常。要查找相关原因。从页面通信示意图可以看出，不能正常通信其原因可能有：通信线路断、通信端口坏、对应的站点计算机坏。

3．2．1．通信线路检测方法：

扫描架去电，静态检查线路连接状态。用万用表检测“SX20、SX21”或“SX18、SX19”两端电阻是否等于70Ω左右（三个端点都有220Ω匹配电阻），拨动S7-226端插头上的匹配电阻“off-on”开关到off，“SX20、SX21”或“SX18、SX19”两端电阻是否等于110Ω左右。

3．2．2．通信端口好坏和对应的站点计算机检测方法：

臵换S7-226通信端口，并且相应改变“I/O状态”页的端口设臵，可以检测S7-226通信端口的好坏。

去掉“SX20、SX21”到扫描头的连线，保留“SX18、SX19”到扫描头的连线或者

去掉“SX18、SX19”到扫描头的连线，保留“SX20、SX21”到扫描头的连线，判断上下传感器支路的通信端口好坏。

去掉“SX20、SX21”到扫描头的连线，保留“SX18、SX19”到扫描头的连线，松脱定量头传感器的19芯插头，保留水分头插头看水分头端口工作是否正常。同理，松脱水分头传感器的19芯插头，保留定量头插头看定量头端口工作是否正常。

3．3．在“系统诊断”页，显示：“源关闭”“脱机”“水分头超温”“定量头需重新标准化”“定量头量程过高”“定量头量程过低”“水分头量程过高”“扫描架调试”“标准化失败”等有关测量系统的报警信息。这些信息可以用来分析测量系统的工作状态。

3．4．在“海天测试”页，可以改变定量头做标准化的周期和求本底的周

期，用来显示定量测量传感器的标准化时的“AD”值以及定量测量传感器的本底“AD”值，借以判断放射源安全阀是否工作正常。

定量测量传感器的标准化时的“AD”值，是源安全阀门打开，检测器检测到的空气间隙时的“AD”值，此时“AD”值较大，定量测量传感器的本底“AD”值是是源安全阀门关闭，检测器检测到的空气间隙时的“AD”值，此时“AD”值较小。

3．5．定量头安全阀门工作状态是否正常的判断

定量头安全阀门工作状态由S7-226/DO0.0(2003年6月前出厂产品)控制。或由S7-226/DO0.0、DO0.2(2003年6月后出厂产品)控制，控制信号是否发出，DO信号在PLC上有指示，扫描架分调面板的“开源”“关源”上有指示，扫描架两端也有指示。安全阀门开关是否到位，特别是安全阀门关闭是否到位，在扫描头的侧面有红绿灯指示：红灯表示安全阀打开；绿灯表示安全阀可靠关闭。定量头安全阀门开或关的指示上述均是用电路进行检测进行，是间接的，最终的判断应该在测试页进行，如“3．4．所述：在测试页，可以改变定量头做标准化的周期和求本底的周期，用来显示定量测量传感器的标准化时的“AD”值以及定量测量传感器的本底“AD”值，借以判断放射源安全阀是否工作正常。”

3．6．在系统页，观测定量测量横向曲线时，扫描行程向前和向后每个

对应点都明显偏大或偏小，横幅平均数有规律地大小间隔变化.检查扫描架传动轴上下齿形带轮定位梢是否松动，一般是传动轴的上齿形带轮定位梢顶紧螺钉松动，引起扫描头上下头部分有规律地向前和向后错位。

3．7．在系统页，观测水分测量横向曲线时，扫描行程向前和向后每个对应点都是同一数值，横向曲线变成一根直线，横幅平均数不变化。这是水分测量没有正常进行的指示，其原因可能如下：

水分仪过温保护。观察报警页、纸品页，看水分仪温度数；可以采取降温和复位措施排除。水分仪马达与光学调制盘间的传动皮带断。观察纸品页，看水分仪窗口“AD”值是否变化；若不变，。观察I/O状态页，通信正常，观察报警页、纸品页，看水分仪温度正常，没有过温保护。则基本可以判断为皮带断，可以打开水分头下头侧面板，观察该皮带状况，若果真，采取更换皮带的措施排除。水分仪供电是否正常。水分仪上头供电：DC24伏。水分仪下头供电：AC220伏。水分仪与S7-226通信故障。按“3．2．”所述方法排除。水分仪上下头间同步信号丢失。其原因有：

①上下头间同步信号连线断。可以用万用表检测“TB3-11/TB3-12、TB3-13/TB3-14”两端，看电阻是否等于100Ω左右，判断其连线是否断。

②同步信号发射电路故障。③同步信号接收电路故障。②③原因是仪器内部故障，在排除前述所有原因外，才可认为是仪器内部故障。仪器内部故障参阅后文。

4．扫描架的维护和故障处理

扫描架是设计为适合于纸厂长期运行的设备，由于各纸厂条件的差异和零部件的缺陷，扫描架的正常运行还是有待于经常性地巡视，尽早地发现问题，及时进行调整和更换磨损部件。

1.1.扫描架安装后,在运行过程中每周要检查所有螺钉是否松动；要根据定量测量结果分析传感器安装螺钉是否松动,及时坚固松动螺钉。

4.2.变频器出现“0H2”故障报警信号

一般是接近开关没有产生作用，扫描头行程越位，扫描头顶撞限位开关，使限位开关脱离常闭状态，变频器因而发出报警信号“OH2”，此时此刻变频器无输出信号，马达被制动。排除方法：手动扫描头使行程不越位，扫描头不顶撞限位开关，使限位开关回到常闭状态，然后操作变频器面板“STOP”---“RESET”解除“OH2”报警，使扫扫描架进入正常工作状态。

当扫描架振动或其它偶然因素，任一限位开关误动作或变频器的智能计算机出现偶然性错，变频器因而发出报警信号“OH2”，此时此刻变频器无输出信号，马达被制动，扫描头停止运动。可操作变频器面板“STOP”---“RESET”解除“OH2”报警，使扫扫描架进入正常工作状态。此现

象反复出现应检查变频器的接线端子X5与COM是否接触松动、四个限位开关的接线端子是否接触松动、限位开关开/合状态是否稳定、接线回路导线是否有似断非断状态存在。最后再考虑更换变频器。

4.3.扫描头错位（扫描头上头和下头末对齐）

扫描架出厂时，扫描头是对齐的，扫描头在同步带的驱动下运动，在扫描时始终处于对齐状态。由于扫描头上下头某一部分受到较大阻力（仅是一种推测），扫描架主轴带动其一运动，其一不能运动，齿型皮带和齿轮齿间被迫错位，可能引起扫描头错位。对此，应松开一根齿型开口带，恢复扫描头对齐状态，然后再将松开的齿型开口带扣紧，并且调整上下齿型开口带张力基本一致。（观测扫描头扫描时，在控制和驱动侧两端位臵扫描头是否对齐。）扫描头扫描时正走或反走有一种状态末对齐。这是由于扫描架主轴上部V型夹套的外套上用于扫描头对齐调整的微调螺钉松动引起的，在扫描头对齐状态下锁紧这微调螺钉即可。

4.4.齿型开口带的更换。

齿型开口带原则上可以长期使用，但是，由于零部件本身的缺陷（齿型皮带从动轮内装滚动轴承破碎，使从动轮摆动运行撕破皮带；齿型皮带本身质量缺陷；安装时主动轮和从动轮不平行等）齿型开口带有撕断可能，这时需要更换齿型开口带，更换原则是成对更换，不能只换一根。

更换方法是把扫描头尽量推动到侧端，从扫描架横梁端口进行操作：解开或重装皮带扣紧螺钉。

4.5.纸边开关不起作用.

纸边开关是使用反射式的光电开关,发射光学元件与接收元件皆装备在纸边开关部件上,因此使用上要求垂直于纸面安装,并且有电位器调节工作距离,还有是玻璃窗口应干净.

纸边开关通过一个方形四芯接插头提供DC24V电压和输送信号到定量头电路板,经光电隔离后,作为DI信号给单片机.

纸边开关不起作用,一般先检查四芯接插头是否连接;然后再查电路:电路如下,电路一般是发光二极管坏,可以用检查其正反向电阻进行检查.

5．定量仪和红外线水分仪传感器自身故障检测方法

传感器其单片机本身损坏的概率非常小，几次传感器故障都是出在计算机供电系统上或传感器的高压模块上。维护和检测需注意：定量和水分传感器检测器的维修建议按照先更换通信模块，然后查电源的顺序进行。(按前述方法检查通信,先更换通信模块看是否工作正常)检查电源的方法是:用万用表检查电源板直流电源的输入和输出.

⑴定量头电源输入/输出插头位臵及插头脚号

⑵定量头(上)电源板检查检查方法:测量输入插头，测量电源电压：+5V，±15V测量高压模块输出插头电压，输出-350V~-450V，插上高压模块输

出插头,测量电离室输入高压（使用高阻抗电表；一般万用表量测，在高压模块输出点是约-400伏，在电离室输入端是200多伏）。

⑶水分头电源输入/输出插头位臵及插头脚号

⑷下水分头单片机板电源电压：5V，3.3V5V测量J2/1---J2/4(或24S5模块OUT+与－)电压.3.3V需要在板内测量,若无对应的AS1117可以更换,则不必进行;若能更换AS1117,可测其输出.

若定量和水分传感器同时坏（通信断、没有AD值往上传送），检测扫描架控制侧的PW2提供DC24伏电源是否正常。

若定量AD值开源/关源变化不大，而放射源的安全阀工作正常，检测电离室的高压电是否约-400伏（使用高阻抗电表；一般万用表量测，在高压模块输出点是约-400伏，在电离室输入端是200多伏）。

放射源和安全阀出现故障：

定量传感器发送器仅装放射源和安全阀，放射源是一个整体元件，不易坏；对于Pm147在使用过程中要注意随着半衰期的变化改变放大器量程。有可能的故障只会出在安全阀上，安全阀是否工作可以由指示灯和声音进行判断。（注意：扫描头侧的指示灯才能作为判断的依据，扫描架立柱的指示灯是表示发出了开源/关源命令，不表示执行了该动作。）安全阀的故障先找电路原因再找机械原因。开源电路如下：开源电路检查方法：⑴观测S7-226DO0.0和DO0.2输出（DO0.2只持续5秒）⑵DO0.0亮,对应SX8、定量头插头8脚为24伏；10脚为0伏

机械方面的故障只有开启定量头侧面板或盖板，进行开源/关源操作进行观察，寻找原因：（旋转头开源时，源窗口朝上；关源时，源窗口朝内侧。平行结构安全阀决源窗口始终朝上。站在外侧面观察短期不会受到伤害。）⑴对于平行结构的安全阀，在更换定量头（下）窗口薄膜时，对应安全阀运动行程上的螺钉过长，顶住安全阀平板，安全阀无法往返运动。排除方法是取下该螺钉，更换上短的或不用此螺钉。（更换定量头（下）窗口薄膜时细心观察，有一螺钉较短，它的位臵需仍用此螺钉。）⑵在电信号正常时，电磁铁是否不工作，其线包导线是否断了。

红外线水分仪下头（红外线发射部分）的维修

建议先判断电机—皮带—滤波光盘是否正常（有否过热保护，冷却系统工作是否正常）。然后更换单片机板（含电源模块）穿透式红外线水分仪AD值变小。(无纸时AD值应该大于1000,一般大于1500)穿透式红外线水分仪的工作原理是两种不同波长的红外光穿透纸张进行参比计算而求出纸张水分的，AD值对应两种不同波长的红外光穿透率，AD值变小意味着穿透率变小，对此问题应从三方面着手进行分析。其一是光源，我们制造的穿透式红外线水分仪在这方面进行了分析考虑，至今末发生这方面的故障；其二是光路，光路包括有透镜、球面反射镜、园形石英玻璃窗口、空气气隙、纸张。这是至今发现使AD值变小的主要因素。所以遇到此问题首先要检查光路，从简到繁进行，首先清洁水分仪的石

英玻璃窗口，去掉上面的灰尘和污染物；然后看球面反射镜和透镜是否结露；最后检查PhS窗内是否因密封不严进水，使PhS表面形成水露。其三是PhS性能下降，这在短期内也很少观察到。