近年來，隨著社會的發(fā)展，PLC可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。同時，技術(shù)人員對其使用的要求也在逐年提高，因此對系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的要求也越來越高。

可編程控制器(PLC)是為工業(yè)環(huán)境中的數(shù)字操作而設計的電子設備。它使用可編程存儲器來存儲用于執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算的指令，并可以通過數(shù)字或模擬輸入和輸出來控制各種類型的機器或生產(chǎn)過程。但由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復雜，PLC故障處理也是儀器設備維護的重點之一。本文將分享PLC的常見故障及其解決方法，以提高PLC的維護技巧。

1.常見故障多發(fā)部位

在整個PLC控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場是最容易出現(xiàn)故障的，現(xiàn)場最容易出現(xiàn)以下幾個方面的故障。

第一類故障點也是故障最多的地方)

比如在一條生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)的日常維護中，電器備件消耗最大的就是各種繼電器或者空氣開關。除了產(chǎn)品本身的質(zhì)量，主要還是因為現(xiàn)場環(huán)境惡劣。比如暴露在生產(chǎn)環(huán)境中的接觸器觸頭容易著火或氧化，逐漸升溫變形，直至無法使用。這條生產(chǎn)線上的現(xiàn)場控制箱都是密封性很好的機柜，其內(nèi)部元件的使用壽命明顯比開放式機柜中的其他元件要長。因此，要避免此類故障，應盡量選用高性能繼電器，改善元器件的使用環(huán)境，減少更換頻率，減少對系統(tǒng)運行的影響。

第二種故障通常發(fā)生在閥門或閘門裝置上。

因為這種設備的致動器是相對位移的；或者傳動結(jié)構(gòu)復雜，機械、電氣、液壓等環(huán)節(jié)稍有不到位，就會出現(xiàn)誤差或故障。在長期運行狀態(tài)下，如果缺乏操作維護，很容易造成閥體零件卡、堵、漏。因此，在系統(tǒng)運行過程中，應加強對此類設備的巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。我廠對此類設備建立了嚴格的點檢制度，定期檢查閥門是否變形，執(zhí)行機構(gòu)是否靈活可用，控制器是否有效等。，保證了整個控制系統(tǒng)的有效性。

第三種故障點可能發(fā)生在開關、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作中的某些部件或設備上。

原因可能是由于長期磨損，也可能是由于長期不用而腐蝕老化。比如這條生產(chǎn)線窯尾料球庫上的走布小車來回移動頻繁，現(xiàn)場灰塵大，接近開關的觸點變形、氧化、被灰塵堵塞等。，導致觸頭接觸不良或機構(gòu)動作不靈敏。這類設備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設備始終處于良好狀態(tài)。對于限位開關，尤其是重型設備上的限位開關，除了定期維護外，還應在設計過程中增加多重保護措施。

第四種故障點可能發(fā)生在PLC系統(tǒng)的子設備中。

接線盒、接線端子、螺栓和螺母等設備。這種故障的原因除了設備本身的制造工藝外，還與安裝工藝有關。比如有人認為電線和螺絲連接越緊密越好。但在二次維護時容易造成拆卸困難，在大力拆卸時容易造成連接器及其附近部件的損壞。長期的引燃和腐蝕也是故障的原因。根據(jù)工程經(jīng)驗，這種故障一般很難發(fā)現(xiàn)和修復。因此，設備的安裝和維護必須按照安裝要求的安裝流程進行，不留設備隱患。

第五個故障點是傳感器和儀器。

這種故障一般反映在控制系統(tǒng)中的異常信號上。安裝這類設備時，信號線的屏蔽層應一端可靠接地，并盡可能與電源電纜分開敷設，尤其是干擾較大的變頻器輸出電纜，并在PIC內(nèi)部進行軟件濾波。這種故障的發(fā)現(xiàn)和處理也與日常點檢有關，發(fā)現(xiàn)的問題要及時處理。

第六種故障主要是電源、地線、信號線的噪音(干擾)。

問題的解決或改善主要在于工程設計中的經(jīng)驗和日常維護中的觀察分析。

要降低故障率，關注工廠的工藝和安全操作規(guī)程，在日常工作中遵守工藝和安全操作規(guī)程，嚴格執(zhí)行一些相關規(guī)定，如維護集控室的環(huán)境等，是非常重要的。，同時在生產(chǎn)中加強這些方面的管理。

過程控制系統(tǒng)本身是一個完整的系統(tǒng)，在分析或處理故障時也要注意系統(tǒng)性。有時候，單靠某一部分的優(yōu)化并不能提升系統(tǒng)的整體性能。過分追求元器件的精度而不考慮實際需求和與相關設備的精度匹配，會白白增加系統(tǒng)成本。在日常維護中，系統(tǒng)變得越來越復雜。比如用復雜的控制方法和設備來實現(xiàn)原本可以用簡單設備實現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟、簡單、實用的原則，可能會增加故障率，這也是需要注意的地方。

2.2的解。PLC故障問題

PLC本身的可靠性是可以保證的，但是應用中的一些不正確操作會產(chǎn)生一定的影響。

1.PLC自身的故障判斷

總的來說，PLC是一種極其可靠的設備，故障率很低。PLC的CPU或軟件運行錯誤等硬件損壞的概率幾乎為零；如果PLC輸入點不是強電入侵造成的，幾乎不會損壞；PLC輸出繼電器的常開點，如果不是外圍負載短路或者設計不合理，負載電流超過額定范圍，觸點壽命也很長。

因此，在尋找電氣故障點時，應重點關注PLC的外圍電氣元件，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題。這對于快速修復故障設備，快速恢復生產(chǎn)非常重要。因此，筆者所討論的PLC控制電路電氣故障維修的重點不是PLC本身，而是PLC控制的電路中的外圍電氣元件。

2.輸入輸出(I/O)模塊的選擇

輸出模塊分為晶體管、雙向晶閘管和接觸式。A型晶體管開關速度最快(一般0.2ms)，但負載能力最小，約0.2~0.3A，24VDC。適用于快速切換和信號連接設備，一般與變頻、DC器件等信號連接。應注意晶體管漏電流對負載的影響?？煽毓璧膬?yōu)點是無觸點，交流負載特性，負載能力低。

繼電器的輸出具有交流和DC負載的特點，負載能力大。常規(guī)控制一般應首先選擇繼電器觸點式輸出，但缺點是切換速度較慢，一般在10ms左右，不適合高頻切換應用。

3.接地問題

PLC系統(tǒng)接地要求嚴格，宜有獨立的專用接地系統(tǒng)，與PLC相關的其他設備也應可靠接地。當多個電路接地點連接在一起時，會產(chǎn)生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。接地電位不同的原因通常是接地點在物理區(qū)域內(nèi)相隔太遠。當相距較遠的設備通過通信電纜或傳感器連接時，電纜與地面之間的電流會流過整個電路。即使在很短的距離內(nèi)，大型設備的負載電流也可以在它和地電位之間變化，或者電磁作用直接產(chǎn)生不可預知的電流。在不正確接地點的電源之間，有可能在電路中產(chǎn)生破壞性電流，甚至可能損壞設備。

一般情況下，PLC系統(tǒng)應選擇單點接地方式。為了提高抗共模干擾的能力，對模擬信號可以采用屏蔽浮地技術(shù)，即信號電纜的屏蔽層一點接地，信號回路浮地，對地絕緣電阻應不低于50MΩ。

4.消除線間電容，避免誤操作。

電纜的每根導體之間都存在電容，合格的電纜可以將這種電容限制在一定范圍內(nèi)。即使是合格的電纜，當電纜長度超過一定長度時，線間電容也會超過要求值。當這種電纜用于PLC輸入時，線間電容可能會造成PLC誤動作，會出現(xiàn)很多不可理解的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要有:開路接線正確，但PLC無輸入；沒有PLC應該有的輸入，但有不應該有的輸入，即PLC輸入相互干擾。

要解決這個問題，我們應該:

1.使用絞合纜芯的電纜；

2.盡量縮短所用電纜的長度；

3.相互干擾輸入的獨立電纜；

4.使用屏蔽電纜。

5.抗干擾處理

工業(yè)環(huán)境比較惡劣，高低頻干擾比較多。這些干擾通常通過連接到現(xiàn)場設備的電纜引入PLC。除接地措施外，在電纜的設計選型和敷設施工中還應采取一些抗干擾措施:

模擬信號是小信號，易受外界干擾，應選擇雙層屏蔽電纜；

高速脈沖信號(如脈沖傳感器、數(shù)字計數(shù)器等)應使用屏蔽電纜。)防止外界干擾和高速脈沖信號對低電平信號的干擾。

PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應選擇廠家提供的電纜。如果要求不高，可以選擇屏蔽雙絞線。

模擬信號線和DC信號線不能和交流信號線在同一個槽內(nèi)走線；

從控制柜中引入和引出的屏蔽電纜必須接地，并應直接連接到設備上，不需要連接端子；

交流信號、DC信號和模擬信號不能共用一根電纜，電源電纜應與信號電纜分開敷設。

現(xiàn)場維護時，解決干擾的方法有:對受擾線路使用屏蔽電纜，重新敷設；在程序中添加抗干擾濾波代碼。

6.標記輸入和輸出，以便于維護。

PLC控制一個復雜的系統(tǒng)，你能看到的只是兩排交錯的輸入輸出繼電器端子，對應的指示燈和PLC編號，就像一個集成電路有幾十條腿。誰要是不看原理圖去維修故障設備，就會無所適從，找故障的速度也會特別慢。針對這種情況，我們要根據(jù)電氣原理圖畫一張表，貼在設備的控制臺或控制柜上，標明每個PLC輸入輸出端子號對應的電氣符號和中文名稱，即同類集成電路的每個管腳的功能描述。

有了這個輸入輸出表，知道操作流程或者熟悉這個設備梯形圖的電工就可以開始檢修了。但是對于那些不熟悉操作流程，看不懂梯形圖的電工來說，就需要再畫一張表:PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實際上說明了大多數(shù)操作中輸入電路(觸發(fā)元件、相關元件)和輸出電路(執(zhí)行元件)之間的邏輯對應關系。實踐證明，如果你能熟練運用輸入輸出對應表和輸入輸出邏輯功能表修理電氣故障，不用圖紙也能輕松搞定。

7.通過程序邏輯推斷故障。

現(xiàn)在工業(yè)上常用的PLC有很多種。對于低端PLC，梯形圖指令類似。對于高端機器，如S7-300，許多程序是在語言表中編譯的。實用的梯形圖必須用中文符號標注，否則很難讀懂。如果能大致了解設備工藝或操作流程，看梯形圖就更容易了。

如果進行電氣故障分析，一般是逆向查找法或逆向推理法，即根據(jù)輸入輸出對應表，從故障點找到對應PLC的輸出繼電器，開始逆向查找滿足其動作的邏輯關系。經(jīng)驗表明，一旦發(fā)現(xiàn)問題，基本上可以排除故障，因為很少有兩個或兩個以上故障同時發(fā)生的點。

8.充分合理利用軟硬件資源。

不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已投入運行的指令不得連接到PLC；

當多個指令控制一個任務時，建議在訪問一個輸入點之前，在PLC外部將它們并聯(lián)起來；

充分利用PLC內(nèi)部功能軟組件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完全的連續(xù)性，易于開發(fā)。同時減少了硬件投入，降低了成本；

在條件允許的情況下，各路輸出應獨立，便于控制和檢查，同時也保護其他輸出回路；當一個輸出點出現(xiàn)故障時，只會導致相應的輸出電路失控；

如果輸出是正/負受控負載，不僅要從PLC內(nèi)部程序聯(lián)鎖，還要在PLC外部采取措施防止負載雙向移動；

PLC緊急停止應由外部開關切斷，以確保安全。

9.其他需要注意的事項

不要將交流電源線連接到輸入端子，以免燒壞PLC；

接地端子應獨立接地，不得與其他設備的接地端子串聯(lián)，接地線的截面積不得小于2mm

設備(光電傳感器等。)輔助功率低只能驅(qū)動小功率；

有的PLC有一定數(shù)量的占用點(即空地址端子)，不要接線；

當PLC輸出電路中沒有保護時，建議在外部電路中串聯(lián)使用保險絲和其他保護裝置，以防止負載短路造成的損壞。