PLC控制系統(tǒng)的故障診斷和維護

1、PLC 控制系統(tǒng)的故障診斷和維護-很經(jīng)典的文章簡單明了的闡述 概述PLC （可編程控制器） 技術(shù)已廣泛應用于各控制領(lǐng)域， 尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點，可靠性高、抗干擾能力強，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里，仍然可以十分正常地工作。作為 PLC本身，它的故障發(fā)生率非常低，但對以 PLC 為核心的PLC控制系統(tǒng)而言，組成系統(tǒng)的其他外部元器件（如傳感器和執(zhí)行器）、外部輸入信號和軟件本身， 都很可能發(fā)生故障， 從而使整個系統(tǒng)發(fā)生故障， 有時還會燒壞PLC使整個系統(tǒng)癱瘓，造成極大的經(jīng)濟損失，甚至危及人的生命安全。所以技術(shù)人員必須熟悉PLC技術(shù)，并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故

2、障。PLC控制系統(tǒng)故障 診斷技術(shù)的基本原理是利用 PLC的邏輯或運算功能，把連續(xù)獲得的被控過程的各種狀 態(tài)不斷地與所存儲的理想（或正確）狀態(tài)進行比較發(fā)現(xiàn)它們之間的差異，并檢查差異是否在所允許的范圍內(nèi)（包括時間范圍和數(shù)值范圍）。若差異超出了該范圍， 則按事 先設定的方式對該差異進行譯碼，最后以簡單的、或較完善的方式給出故障信息報警。故障診斷的功能包括故障的檢測和判斷及故障的信息輸出。常見的 PLC控制系統(tǒng)中， 其故障的情況是多種多樣的。PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1 所 示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包

3、括采樣控制模板、AM換模板和傳感器；CPU乍為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號；輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號，經(jīng)過功放驅(qū)動執(zhí)行器；大多 數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動執(zhí)行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機組成。因為PLC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：（ 1）輸入故障，即操作人員的操作失誤；傳感器故障；執(zhí)行器故障； PLC軟件故障這些故障， 都可以用合適的故障診斷方法進行分析和用軟件進行實時監(jiān)測， 對故障 進行預報和處理。PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷故障的宏

4、觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗， 參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：是否為使用不當引起的故障， 如屬于這類故障， 則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型、 發(fā)生部位。 常見的使用不當包括供電電源故障、 端子接線故障、 模板安裝故障、 現(xiàn)場操作故障等。如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運行時間較長所引發(fā)的故障。對于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實際過程相連的傳感器、檢測開關(guān)、執(zhí)行機構(gòu)和負載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故 障：最后檢查PLC的CPU否有故障。在檢查PLC本身故障時，可參考PLC的CPU真板和電

5、源模板上的指示燈。采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因， 則可能是系統(tǒng)設計錯誤， 此時要重新檢查系統(tǒng)設計，包括硬件設計和軟件設計。PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設計的重要方面，是提高系統(tǒng)可靠性必須考慮的重要問題。 自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因。 不同控制系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容不同。PLC有很強的自診斷能力，當PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設備故障，者B可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來查找。總體診斷根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點的大方向，逐漸細化，以找出具體故障，如圖 2 所示。電源故障診斷電源燈不亮 , 需對供電系統(tǒng)進行診斷. 如果電源燈不亮 , 首先檢查

6、是否有電 , 如果有電,則下一步就檢查電源電壓是否合適, 不合適就調(diào)整電壓, 若電源電壓合適, 則下一步就是檢查熔絲是否燒壞, 如果燒壞就更換熔絲檢查電源, 如果沒有燒壞, 下 一步就是檢查接線是否有誤, 若接線無誤, 則應更換電源部件.運行故障診斷電源正常， 運行指示燈不亮， 說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運行。 檢查流程 如圖 3 所示 .圖3運行故障診斷流程圖輸入輸出故障診斷輸人輸出是PLC與外部設備進行信息交流的通道，具是否正常工作，除了和輸入輸 出單元有關(guān)外，還與聯(lián)接配線、接線端子、保險絲等元件狀態(tài)有關(guān)。出現(xiàn)輸入故障時，首先檢查LED電源指示器是否響應現(xiàn)場元件（如按鈕、行程開 關(guān)等

7、）。如果輸入器件被激勵（即現(xiàn)場元件已動作），而指示器不亮，則下一步就應檢查輸入端子的端電壓是否達到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個LED邏輯指示器變暗，而且根據(jù)編程器件監(jiān)視器、處理器未識別輸入，則輸入模塊可能存在故障。如果替換的模塊并未解決問題且連接正確，則可能是I/O機架或通信電纜出了問題。出現(xiàn)輸出故障時，首先應察看輸出設備是否響應LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點通電， 模塊指示器變亮，輸出設備不響應。那么，首先應檢查保險絲或替換模塊。若保險絲完好，替換的模塊未能解決問題，則應檢查現(xiàn) 場接線。若根據(jù)編程設備監(jiān)視器顯示一個輸出器被命令接通， 但指示器關(guān)閉，則應替換 模塊。在診斷

8、輸入輸出故障時，最佳方法是區(qū)分究竟是模塊自身的問題，還是現(xiàn)場連接上的問題。如果有電源指示器和邏輯指示器，模塊故障易于發(fā)現(xiàn)。通常，先是更換模塊，或測量輸入或輸出端子板兩端電壓測量值正確，模塊不響應，則應更換模塊。若更換后仍無效，則可能是現(xiàn)場連接出問題了。輸出設備截止，輸出端間電壓達到某一預定值，就表明現(xiàn)場連線有誤。若輸出器受激勵，且le旨示器不亮，則應替換模塊。如果不能從I/O模塊中查出問題，則應檢查模塊接插件是否接觸不良或未對準。最后,檢查接插件端子有無斷線，模塊端子上有無虛焊點。指示診斷LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場設備、連接和I /O模塊的信息。大部分輸入輸出模塊至少有一個指示器。 輸

9、入模塊常設電源指示器， 輸出模塊則常設一個邏輯指 二示器。對于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設備處于受激勵狀態(tài)，模塊中有一信號存在。 該指示器單獨使用不能表明模塊的故障。邏輯LED顯示表明輸入信號已被輸入電路的邏 輯部分識別。 如果邏輯和電源指示器不能同時顯示， 則表明模塊不能正確地將輸入信號傳遞給處理器。輸出 模塊的邏輯指示器顯示時，表明模塊的邏輯電路已識別出從處理器來的命令并接通。除了邏輯指示器外，一些輸出模塊還有一只保險絲熔斷指示器或電源指示器，或 二者兼有。保險絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護性保險絲的狀態(tài)；輸出電源指示器顯示時， 表明電源已加在負載上。 像輸入模塊的電源指示器和邏

10、輯指示器一 樣，如果不能同時顯示，表明輸出模塊就有故障了。PLC控制系統(tǒng)的維護日常維護PLC的日常維護和保養(yǎng)比較簡單，主要是更換保險絲和鋰電池，基本沒有其它易損元器件。由于存放用戶程序的隨機存儲器（RAM、計數(shù)器和具有保持功能的輔助繼 電器等均用鋰電池保護，鋰電池的壽命大約為 5 年，當鋰電 池的電壓逐漸降低到一定 程度時，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮，提示用戶注意有鋰電池所支持的程 序還可保留一周左右，必須更換電池，這是日常維護的主要內(nèi)容。調(diào)換鋰電池的步驟為：在拆裝前，應先讓PLC!電15秒以上（這樣可使作為存儲器備用電源的電容器 充電，在鋰電池斷開后，該電容可對 PLC做短暫供電，以保護RAM中的信息不丟失）；斷開PLC的交流電源；打開基本單元的電池蓋板；取下舊電池，裝上新電池；蓋上電池蓋板。注意更換電池時間要盡量短，一般不允許超過3分鐘。如果時間過長，RAW的程序?qū)⑾?。此?, 應注意更換保險絲時要采用指定型號的產(chǎn)品。I/O 模塊的更換若需替換一個模塊，用戶應確認被安裝的模塊是同類型。有些 I/O 系統(tǒng)允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源。若替換后可解決問題，但在一相對較短時間后 又發(fā)生故障， 那么用戶應檢查能產(chǎn)生電壓的感性負載，