Spadek napięcia 24 V w szafie sterowniczej – diagnostyka przemysłowych zasilaczy buforowych

Wyraźny spadek napięcia 24 V w szafie sterowniczej może powodować restarty sterowników PLC, błędy komunikacji i nieplanowane zatrzymania automatyki. Przyczyną nie zawsze jest jednak sam sterownik. Problem może leżeć również w zasilaczu impulsowym, module buforowym DC UPS, akumulatorach, przewodach albo jednym z odbiorników podłączonych do wspólnego obwodu. Dlatego diagnostykę warto rozpocząć od pomiarów napięcia pod rzeczywistym obciążeniem i stopniowo sprawdzać kolejne elementy toru zasilania. W artykule wyjaśniamy, jak zrobić to poprawnie – poznaj porady specjalistów serwisu maszyn przemysłowych TRAK.

Dlaczego sterownik PLC losowo się restartuje – diagnoza problemów z zasilaniem 24 VDC

Sterownik PLC potrzebuje stabilnego napięcia 24 VDC, podobnie jak wiele innych elementów automatyki, w tym m.in. moduły I/O, czujniki czy panele HMI. Jeżeli jego wartość chwilowo spada poniżej wymaganego poziomu, sterownik może się zresetować lub stracić komunikację z pozostałymi urządzeniami. W takiej sytuacji awaria zasilania sterownika PLC może być skutkiem problemu mającego swoje źródło poza samym urządzeniem sterującym.

Diagnostykę usterki należy rozpocząć od pomiaru napięcia na wyjściu zasilacza, zarówno bez obciążenia, jak i podczas normalnej pracy maszyny przemysłowej. Trzeba również sprawdzić stan:

• przewodów i zacisków,
• zabezpieczeń elektrycznych,
• wszystkich odbiorników podłączonych do obwodu 24 VDC.

Jeżeli problem dotyczy znacznej części układu, wskazana jest profesjonalna naprawa maszyn przemysłowych obejmująca dokładną ocenę poszczególnych elementów instalacji – zleć to zadanie specjalistom z naszej firmy TRAK.

Rola zasilaczy impulsowych i modułów DC UPS w szafach sterowniczych

Zasilacz impulsowy odpowiada za dostarczenie napięcia 24 VDC do elementów automatyki. W zależności od konfiguracji szafy może współpracować z modułem DC UPS oraz akumulatorem, który przejmuje zasilanie w przypadku zaniku napięcia sieciowego.

Taki układ pozwala ograniczyć skutki krótkich przerw w zasilaniu i zapewnić ciągłość pracy urządzeń, które nie powinny nagle się wyłączyć. Sam moduł buforowy nie rozwiąże jednak problemu, jeśli podstawowy zasilacz na szynę DIN nie działa, gdyż jest przeciążony, ma uszkodzone elementy filtrujące albo współpracuje z akumulatorem, który utracił swoje parametry. W przypadku niestabilnej pracy automatyki warto więc sprawdzić cały tor zasilania, a nie tylko wskazania znajdujące się na zasilaczu.

Objawy uszkodzenia kondensatorów filtrujących w zasilaczach przemysłowych

Zużyte kondensatory filtrujące mogą powodować wzrost tętnień i niestabilność napięcia wyjściowego. Zasilacz może początkowo działać prawidłowo, szczególnie przy niewielkim obciążeniu, ale po podłączeniu kolejnych odbiorników napięcie zaczyna spadać. W takich warunkach często pojawiają się restarty sterowników PLC, błędy modułów I/O czy chwilowe zaniki komunikacji.

Kondensatory z czasem tracą pojemność, a ich ESR może wzrastać. W efekcie układ filtrujący wyposażony w takie komponenty nie tłumi zakłóceń tak skutecznie, jak powinien. Problem może być bardziej widoczny po rozgrzaniu urządzenia, dlatego pomiar wykonany krótko po uruchomieniu nie zawsze wystarcza do przeprowadzenia pełnej diagnozy.

Podczas diagnostyki warto zwrócić uwagę na:

• niestabilne napięcie wyjściowe i jego spadki po zwiększeniu obciążenia,
• podwyższony poziom tętnień obserwowany na oscyloskopie,
• ślady przegrzania, wybrzuszenia lub wycieku elektrolitu.

Jeżeli kondensatory utraciły wymagane parametry, ich wymiana na odpowiednie elementy zamienne przywróci prawidłowe działanie układu. Przed podjęciem decyzji trzeba jednak ustalić, czy problem rzeczywiście znajduje się w sekcji filtrującej, ponieważ podobne objawy mogą powodować również przeciążenia lub uszkodzenia innych podzespołów.

Awaria modułu buforowego – dlaczego zasilacz DC UPS nie przełącza na pracę bateryjną?

Jeżeli po zaniku zasilania sieciowego moduł DC UPS nie przełącza odbiorników na akumulator, przyczyny należy szukać zarówno w samym module, jak i w obwodzie baterii. Problemem może być zużyty akumulator, uszkodzony układ ładowania, przerwa w przewodach albo zadziałanie zabezpieczenia.

Diagnostyka zasilacza buforowego DC UPS powinna obejmować sprawdzenie napięcia akumulatora, stanu jego połączeń oraz poprawności ładowania. Ważne jest również sprawdzenie, czy moduł prawidłowo rozpoznaje obecność baterii i reaguje na zanik napięcia podstawowego. Nie zawsze wystarczy zmierzyć napięcie akumulatora bez obciążenia. Bateria może wskazywać prawidłową wartość, a mimo to nie być w stanie dostarczyć odpowiedniego prądu w chwili przełączenia. Dlatego istotne są również testy pod obciążeniem i ocena zachowania całego układu.

Przeciążenia prądowe i zwarcia w liniach czujników a stabilność napięcia głównego

Zasilacz 24 VDC może zostać przeciążony nie tylko przez własną awarię, ale również przez odbiorniki znajdujące się w instalacji. Uszkodzony czujnik, przetarty przewód lub zwarcie w jednej z gałęzi może zwiększyć pobór prądu i spowodować spadek napięcia w całym obwodzie.

W takiej sytuacji szczególnie ważne jest wykonanie pomiarów podczas normalnej pracy. Jeżeli napięcie jest prawidłowe przy odłączonych odbiornikach, a spada po ich podłączeniu, należy sprawdzić poszczególne obwody. Warto również skontrolować bezpieczniki, zaciski i przewody, ponieważ luźne lub utlenione połączenie może powodować dodatkowy spadek napięcia.

Takie problemy mogą prowadzić do błędnych odczytów czujników, resetów PLC i niestabilnej pracy pozostałych elementów automatyki. Z tego względu diagnostyka powinna obejmować nie tylko zasilacz, ale również odbiorniki zasilane z jego wyjścia.

Metody pomiaru tętnień napięcia wyjściowego pod pełnym obciążeniem roboczym

Pomiar tętnień najlepiej wykonywać przy obciążeniu odpowiadającym rzeczywistym warunkom pracy. Zasilacz, który bez odbiorników utrzymuje prawidłowe 24 V, może zachowywać się zupełnie inaczej po podłączeniu PLC, modułów I/O, panelu HMI oraz pozostałych elementów szafy. Do obserwacji przebiegu napięcia wykorzystuje się przede wszystkim oscyloskop. Pozwala on sprawdzić nie tylko wartość napięcia stałego, ale również niewielkie wahania pojawiające się na jego tle. Podczas pomiaru trzeba zadbać o prawidłowe podłączenie sondy, ponieważ niewłaściwa technika może wprowadzać dodatkowe zakłócenia i zafałszować wynik.

W bardziej rozbudowanej diagnostyce stosuje się również analizatory jakości zasilania oraz rejestratory pozwalające obserwować zachowanie urządzenia przez dłuższy czas. Dzięki temu można sprawdzić, czy problem pojawia się dopiero po nagrzaniu zasilacza, zwiększeniu obciążenia albo w określonych momentach pracy maszyny.

Istotne jest także miejsce wykonania pomiaru. Napięcie może być prawidłowe bezpośrednio na wyjściu zasilacza, a jednocześnie niższe na zaciskach odległego odbiornika. Przyczyną bywają zbyt długie przewody, niewłaściwy przekrój, luźne połączenia lub nadmierne obciążenie konkretnej gałęzi. Jeżeli tętnienia wyraźnie rosną wraz z obciążeniem, warto sprawdzić kondensatory filtrujące oraz pozostałe elementy zasilacza. Podobnie należy postąpić, gdy napięcie 24 V zaczyna spadać po rozgrzaniu urządzenia. Takie pomiary pozwalają odróżnić problem samego zasilacza od usterki znajdującej się w instalacji.

Masz problem z niestabilnym zasilaniem szaf sterowniczych, które powoduje nieplanowane zatrzymania linii? Zgłoś się do naszej firmy TRAK. Przeprowadzamy dokładny serwis i naprawę zasilaczy UPS, w tym zajmujemy się diagnostyką zasilaczy impulsowych, eliminując źródła wahań napięcia.