近年來(lái)，隨著社會(huì)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(yīng)用。同時(shí)，技術(shù)人員對(duì)其使用的要求也在逐年提高，因此對(duì)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來(lái)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(shè)計(jì)的電子設(shè)備。它使用可編程存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算的指令，并可以通過(guò)數(shù)字或模擬輸入和輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程。但由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，PLC故障處理也是儀器設(shè)備維護(hù)的重點(diǎn)之一。本文將分享PLC的常見(jiàn)故障及其解決方法，以提高PLC的維護(hù)技巧。

1.常見(jiàn)故障多發(fā)部位

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

第一類(lèi)故障點(diǎn)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(hù)中，電器備件消耗最大的就是各種繼電器或者空氣開(kāi)關(guān)。除了產(chǎn)品本身的質(zhì)量，主要還是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)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(wú)法使用。這條生產(chǎn)線上的現(xiàn)場(chǎng)控制箱都是密封性很好的機(jī)柜，其內(nèi)部元件的使用壽命明顯比開(kāi)放式機(jī)柜中的其他元件要長(zhǎng)。因此，要避免此類(lèi)故障，應(yīng)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

第二種故障通常發(fā)生在閥門(mén)或閘門(mén)裝置上。

因?yàn)檫@種設(shè)備的致動(dòng)器是相對(duì)位移的；或者傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械、電氣、液壓等環(huán)節(jié)稍有不到位，就會(huì)出現(xiàn)誤差或故障。在長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，如果缺乏操作維護(hù)，很容易造成閥體零件卡、堵、漏。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此類(lèi)設(shè)備的巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。我廠對(duì)此類(lèi)設(shè)備建立了嚴(yán)格的點(diǎn)檢制度，定期檢查閥門(mén)是否變形，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否靈活可用，控制器是否有效等。，保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的有效性。

第三種故障點(diǎn)可能發(fā)生在開(kāi)關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)操作中的某些部件或設(shè)備上。

原因可能是由于長(zhǎng)期磨損，也可能是由于長(zhǎng)期不用而腐蝕老化。比如這條生產(chǎn)線窯尾料球庫(kù)上的走布小車(chē)來(lái)回移動(dòng)頻繁，現(xiàn)場(chǎng)灰塵大，接近開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)變形、氧化、被灰塵堵塞等。，導(dǎo)致觸頭接觸不良或機(jī)構(gòu)動(dòng)作不靈敏。這類(lèi)設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護(hù)，使設(shè)備始終處于良好狀態(tài)。對(duì)于限位開(kāi)關(guān)，尤其是重型設(shè)備上的限位開(kāi)關(guān)，除了定期維護(hù)外，還應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中增加多重保護(hù)措施。

第四種故障點(diǎn)可能發(fā)生在PLC系統(tǒng)的子設(shè)備中。

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

第五個(gè)故障點(diǎn)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(hào)上。安裝這類(lèi)設(shè)備時(shí)，信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)一端可靠接地，并盡可能與電源電纜分開(kāi)敷設(shè)，尤其是干擾較大的變頻器輸出電纜，并在PIC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這種故障的發(fā)現(xiàn)和處理也與日常點(diǎn)檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)處理。

第六種故障主要是電源、地線、信號(hào)線的噪音(干擾)。

問(wèn)題的解決或改善主要在于工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)和日常維護(hù)中的觀察分析。

要降低故障率，關(guān)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(yán)格執(zhí)行一些相關(guān)規(guī)定，如維護(hù)集控室的環(huán)境等，是非常重要的。，同時(shí)在生產(chǎn)中加強(qiáng)這些方面的管理。

過(guò)程控制系統(tǒng)本身是一個(gè)完整的系統(tǒng)，在分析或處理故障時(shí)也要注意系統(tǒng)性。有時(shí)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(guò)分追求元器件的精度而不考慮實(shí)際需求和與相關(guān)設(shè)備的精度匹配，會(huì)白白增加系統(tǒng)成本。在日常維護(hù)中，系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜。比如用復(fù)雜的控制方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)原本可以用簡(jiǎn)單設(shè)備實(shí)現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、實(shí)用的原則，可能會(huì)增加故障率，這也是需要注意的地方。

2.2的解。PLC故障問(wèn)題

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

1.PLC自身的故障判斷

總的來(lái)說(shuō)，PLC是一種極其可靠的設(shè)備，故障率很低。PLC的CPU或軟件運(yùn)行錯(cuò)誤等硬件損壞的概率幾乎為零；如果PLC輸入點(diǎn)不是強(qiáng)電入侵造成的，幾乎不會(huì)損壞；PLC輸出繼電器的常開(kāi)點(diǎn)，如果不是外圍負(fù)載短路或者設(shè)計(jì)不合理，負(fù)載電流超過(guò)額定范圍，觸點(diǎn)壽命也很長(zhǎng)。

因此，在尋找電氣故障點(diǎn)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注PLC的外圍電氣元件，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問(wèn)題。這對(duì)于快速修復(fù)故障設(shè)備，快速恢復(fù)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(diǎn)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(kāi)關(guān)速度最快(一般0.2ms)，但負(fù)載能力最小，約0.2~0.3A，24VDC。適用于快速切換和信號(hào)連接設(shè)備，一般與變頻、DC器件等信號(hào)連接。應(yīng)注意晶體管漏電流對(duì)負(fù)載的影響?？煽毓璧膬?yōu)點(diǎn)是無(wú)觸點(diǎn)，交流負(fù)載特性，負(fù)載能力低。

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

3.接地問(wèn)題

PLC系統(tǒng)接地要求嚴(yán)格，宜有獨(dú)立的專(zhuān)用接地系統(tǒng)，與PLC相關(guān)的其他設(shè)備也應(yīng)可靠接地。當(dāng)多個(gè)電路接地點(diǎn)連接在一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生意想不到的電流，導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤或損壞電路。接地電位不同的原因通常是接地點(diǎn)在物理區(qū)域內(nèi)相隔太遠(yuǎn)。當(dāng)相距較遠(yuǎn)的設(shè)備通過(guò)通信電纜或傳感器連接時(shí)，電纜與地面之間的電流會(huì)流過(guò)整個(gè)電路。即使在很短的距離內(nèi)，大型設(shè)備的負(fù)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(yù)知的電流。在不正確接地點(diǎn)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(shè)備。

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

4.消除線間電容，避免誤操作。

電纜的每根導(dǎo)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(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，線間電容也會(huì)超過(guò)要求值。當(dāng)這種電纜用于PLC輸入時(shí)，線間電容可能會(huì)造成PLC誤動(dòng)作，會(huì)出現(xiàn)很多不可理解的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要有:開(kāi)路接線正確，但PLC無(wú)輸入；沒(méi)有PLC應(yīng)該有的輸入，但有不應(yīng)該有的輸入，即PLC輸入相互干擾。

要解決這個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該:

1.使用絞合纜芯的電纜；

2.盡量縮短所用電纜的長(zhǎng)度；

3.相互干擾輸入的獨(dú)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(guò)連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電纜引入PLC。除接地措施外，在電纜的設(shè)計(jì)選型和敷設(shè)施工中還應(yīng)采取一些抗干擾措施:

模擬信號(hào)是小信號(hào)，易受外界干擾，應(yīng)選擇雙層屏蔽電纜；

高速脈沖信號(hào)(如脈沖傳感器、數(shù)字計(jì)數(shù)器等)應(yīng)使用屏蔽電纜。)防止外界干擾和高速脈沖信號(hào)對(duì)低電平信號(hào)的干擾。

PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應(yīng)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(hào)線和DC信號(hào)線不能和交流信號(hào)線在同一個(gè)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(yīng)直接連接到設(shè)備上，不需要連接端子；

交流信號(hào)、DC信號(hào)和模擬信號(hào)不能共用一根電纜，電源電纜應(yīng)與信號(hào)電纜分開(kāi)敷設(shè)。

現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)，解決干擾的方法有:對(duì)受擾線路使用屏蔽電纜，重新敷設(shè)；在程序中添加抗干擾濾波代碼。

6.標(biāo)記輸入和輸出，以便于維護(hù)。

PLC控制一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，你能看到的只是兩排交錯(cuò)的輸入輸出繼電器端子，對(duì)應(yīng)的指示燈和PLC編號(hào)，就像一個(gè)集成電路有幾十條腿。誰(shuí)要是不看原理圖去維修故障設(shè)備，就會(huì)無(wú)所適從，找故障的速度也會(huì)特別慢。針對(duì)這種情況，我們要根據(jù)電氣原理圖畫(huà)一張表，貼在設(shè)備的控制臺(tái)或控制柜上，標(biāo)明每個(gè)PLC輸入輸出端子號(hào)對(duì)應(yīng)的電氣符號(hào)和中文名稱(chēng)，即同類(lèi)集成電路的每個(gè)管腳的功能描述。

有了這個(gè)輸入輸出表，知道操作流程或者熟悉這個(gè)設(shè)備梯形圖的電工就可以開(kāi)始檢修了。但是對(duì)于那些不熟悉操作流程，看不懂梯形圖的電工來(lái)說(shuō)，就需要再畫(huà)一張表:PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實(shí)際上說(shuō)明了大多數(shù)操作中輸入電路(觸發(fā)元件、相關(guān)元件)和輸出電路(執(zhí)行元件)之間的邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)踐證明，如果你能熟練運(yùn)用輸入輸出對(duì)應(yīng)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(guò)程序邏輯推斷故障。

現(xiàn)在工業(yè)上常用的PLC有很多種。對(duì)于低端PLC，梯形圖指令類(lèi)似。對(duì)于高端機(jī)器，如S7-300，許多程序是在語(yǔ)言表中編譯的。實(shí)用的梯形圖必須用中文符號(hào)標(biāo)注，否則很難讀懂。如果能大致了解設(shè)備工藝或操作流程，看梯形圖就更容易了。

如果進(jìn)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(duì)應(yīng)表，從故障點(diǎn)找到對(duì)應(yīng)PLC的輸出繼電器，開(kāi)始逆向查找滿足其動(dòng)作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)表明，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，基本上可以排除故障，因?yàn)楹苌儆袃蓚€(gè)或兩個(gè)以上故障同時(shí)發(fā)生的點(diǎn)。

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(yùn)行的指令不得連接到PLC；

當(dāng)多個(gè)指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí)，建議在訪問(wèn)一個(gè)輸入點(diǎn)之前，在PLC外部將它們并聯(lián)起來(lái)；

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(kāi)發(fā)。同時(shí)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(yīng)獨(dú)立，便于控制和檢查，同時(shí)也保護(hù)其他輸出回路；當(dāng)一個(gè)輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，只會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的輸出電路失控；

如果輸出是正/負(fù)受控負(fù)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(fù)載雙向移動(dòng)；

PLC緊急停止應(yīng)由外部開(kāi)關(guān)切斷，以確保安全。

9.其他需要注意的事項(xiàng)

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(yīng)獨(dú)立接地，不得與其他設(shè)備的接地端子串聯(lián)，接地線的截面積不得小于2mm

設(shè)備(光電傳感器等。)輔助功率低只能驅(qū)動(dòng)小功率；

有的PLC有一定數(shù)量的占用點(diǎn)(即空地址端子)，不要接線；

當(dāng)PLC輸出電路中沒(méi)有保護(hù)時(shí)，建議在外部電路中串聯(lián)使用保險(xiǎn)絲和其他保護(hù)裝置，以防止負(fù)載短路造成的損壞。