工业自动化设备可编程逻辑控制器(PLC)案例 温度应力
测试过程:PLC 在工业环境中使用,面临不同的温度条件。在 HALT 测试中,温度从 - 10℃(模拟工厂车间冬季低温)变化到 40℃(夏季高温且考虑设备自身发热),变化速率约为 6 - 8℃/min。在每个温度点,测试 PLC 的输入输出信号处理、逻辑运算以及通信功能,持续时间为 20 - 30 分钟。
发现问题与改进:在低温环境下,PLC 的通信模块出现通信中断的情况。这是因为低温使通信线路的信号传输受到影响,同时部分电子元件的性能下降。为解决这个问题,对通信线路采用了耐寒的线缆材料,并对通信模块的电路进行了优化,增加了信号放大和抗干扰功能。在高温环境下,发现 PLC 内部的电源模块输出电压不稳定,这是由于高温影响了电容和电感等元件的性能。因此,更换了高温性能更好的电容和电感,同时对电源模块的散热进行了改进,确保 PLC 在工业环境中的温度变化下能够稳定工作。
工业机器人案例
测试过程:工业机器人在工作过程中会产生振动,特别是在高速运动或搬运重物时。在 HALT 测试中,模拟机器人的各种工作状态,振动强度从 2Grms 开始,以每次增加 2Grms 的幅度逐步增加,蕞高达到 30Grms 左右,每次增加后持续 15 - 20 分钟。监测机器人的关节电机、传感器以及控制器等关键部件的工作状态。
发现问题与改进:在振动强度达到 10Grms 左右时,发现机器人关节电机的编码器信号出现错误,导致机器人运动精度下降。这是因为振动使编码器内部的光学元件或磁性元件发生位移。为解决这个问题,对编码器进行了加固处理,增加了减震支架,并优化了编码器的安装位置,使其远离振动源。同时,在更高的振动强度下,机器人的传感器连接线路出现松动,影响传感器的数据采集。针对这一问题,采用了更牢固的线缆固定方式,如使用金属夹子和密封胶,确保线路在振动环境下的稳定性。
工业自动化设备案例(以可编程逻辑控制器 PLC 为例)
测试过程:
温度范围从 - 10℃(模拟工厂车间冬季低温)到 40℃(模拟夏季高温且考虑设备自身发热),温度变化速率为 6℃/min。振动强度从 2Grms(模拟工业设备运行时的振动)开始,以 2Grms 的幅度逐步增加,蕞高到 16Grms(模拟附近大型设备故障或冲击产生的振动)。
在不同的温度 - 振动组合下,测试 PLC 的输入输出信号处理、逻辑运算以及通信功能。比如,在温度为 - 10℃和振动强度为 4Grms 的情况下,检查 PLC 是否能正确接收和处理来自传感器的信号,并准确控制执行器的动作。
发现问题与改进:
在温度为 30℃和振动强度为 10Grms 的组合下,发现 PLC 内部的通信模块出现通信中断的情况。这是因为高温使通信模块的电子元件性能发生变化,再加上振动导致通信线路的连接松动。为解决这个问题,对通信模块进行了散热优化,采用了散热片和导热硅胶,同时对通信线路的连接进行了加固,使用了金属固定件和密封胶,提高通信模块在综合应力下的可靠性。
当温度为 - 5℃和振动强度为 14Grms 时,PLC 的电源模块输出电压出现波动。这是由于低温影响了电源模块内的电容、电感等元件的性能,再加上振动使元件引脚受力。因此,对电源模块的元件进行了低温性能优化,更换了低温特性好的电容和电感,同时对元件的安装方式进行了加固,确保电源模块在综合应力下的电压稳定性。