PLC常見故障以及處理方法

一般各型PLC（以下以無錫華光電子工業(yè)有限公司生產(chǎn)的SR系列PLC，做為描述樣板，其余各型PLC大同小異）均設(shè)計成長期不間斷的工作制。但是，偶然有的地方也需要對動作進行修改，迅速找到這個場所并修改它們是很重要的。修改發(fā)生在PLC以外的動作需要許多時間。

二、查找故障的設(shè)備
SR PLC的指示燈及機內(nèi)設(shè)備，有益于對PLC整個控制系統(tǒng)查找故障。編程器是主要的診斷工具，他能方便地插到PLC上面。在編程器上可以觀察整個控制系統(tǒng)的狀態(tài)，當您去查找PLC為核心的控制系統(tǒng)的故障時，作為一個習慣，您應(yīng)帶一個編程器。

三、基本的查找故障順序
提出下列問題，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的合理動作逐個否定。一步一步地更換SR中的各種模塊,直到故障全部排除。所有主要的修正動作能通過更換模塊來完成。除了一把螺絲刀和一個萬用電表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，高級精密電壓表或特殊的測試程序。
1、PWR（電源）燈亮否？如果不亮，在采用交流電源的框架的電壓輸入端（98-162VAC或195-252VAC）檢查電源電壓；對于需要直流電壓的框架，測量+24VDC和0VDC端之間的直流電壓，如果不是合適的AC或DC電源，則問題發(fā)生在SR PLC之外。如AC或DC電源電壓正常，但PWR燈不亮，檢查保險絲，如必要的話，就更換CPU框架。
2、PWR（電源）燈亮否？如果亮，檢查顯示出錯的代碼，對照出錯代碼表的代碼定義，做相應(yīng)的修正。
3、RUN（運行）燈亮否？如果不亮，檢查編程器是不是處于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出錯。如RUN燈不亮，而編程器并沒插上，或者編程器處于RUN方式且沒有顯示出錯的代碼，則需要更換CPU模塊。
4、BATT（電池）燈亮否？如果亮，則需要更換鋰電池。由于BATT燈只是報警信號，即使電池電壓過低，程序也可能尚沒改變。更換電池以后，檢查程序或讓PLC試運行。如果程序已有錯，在完成系統(tǒng)編程初始化后，將錄在磁帶上的程序重新裝入PLC。
5、在多框架系統(tǒng)中,如果CPU是工作的,可用RUN`繼電器來檢查其它幾個電源的工作。如果RUN繼電器未閉合(高阻態(tài)),按上面講的第一步檢查AC或DC電源如AC 或DC電源正常而繼電器是斷開的,則需要更換框架。

四、一般查找故障步驟
其他步驟于用戶的邏輯知識有關(guān)。下面的一些步驟，實際上只是較普通的，對于您遇到的特定的應(yīng)用問題，尚修改或調(diào)整。查找故障的最好工具就是您的感覺和經(jīng)驗。首先，插上編程器，并將開關(guān)打到RUN位置，然后按下列步驟進行。
1、如果PLC停止在某些輸出被激勵的地方，一般是處于中間狀態(tài)，則查找引起下一步操作發(fā)生的信號（輸入，定時器，線川，鼓輪控制器等）。編程器會顯示那個信號的ON/OFF狀態(tài)。
2、如果輸入信號，將編程器顯示的狀態(tài)與輸入模塊的LED指示作比較，結(jié)果不一致，則更換輸入模塊。入發(fā)現(xiàn)在擴展框架上有多個模塊要更換，那么，在您更換模塊之前，應(yīng)先檢查I/O擴展電纜和它的連接情況。
3、如果輸入狀態(tài)與輸入模塊的LED指示指示一致，就要比較一下發(fā)光二極管與輸入裝置（按鈕、限位開關(guān)等）的狀態(tài)。入二者不同，測量一下輸入模塊，如發(fā)現(xiàn)有問題，需要更換I/O裝置，現(xiàn)場接線或電源；否則，要更換輸入模塊。
4、如信號是線川，沒有輸出或輸出與線川的狀態(tài)不同，就得用編程器檢查輸出的驅(qū)動邏輯，并檢查程序清單。檢查應(yīng)按從有到左進行，找出第一個不接通的觸點，如沒有通的那個是輸入，就按第二和第三步檢查該輸入點，如是線川，就按第四步和第五步檢查。要確認使主控繼電器步影響邏輯操作。
5、如果信號是定時器，而且停在小于999.9的非零值上，則要更換CPU模塊。
6、如果該信號控制一個計數(shù)器，首先檢查控制復位的邏輯，然后是計數(shù)器信號。按上述2到5部進行。

五、組件的更換
下面是更換SR-211PC系統(tǒng)的步驟

（1）更換框架
1、切斷AC電源；如裝有編程器，拔掉編程器。
2、從框架右端的接線端板上，拔下塑料蓋板，拆去電源接線。
3、拔掉所有的I/O模塊。如果原先在安裝時有多個工作回路的話，不要搞亂IU/O的接線，并記下每個模塊在框架中的位置，以便重新插上時不至于搞錯。
4、如果CPU框架，拔除CPU組件和填充模塊。將它放在安全的地方，以便以后重新安裝。
5、卸去底部的二個固定框架的螺絲，松開上部二個螺絲，但不用拆掉。
6、將框架向上推移一下，然后把框架向下拉出來放在旁邊。
7、將新的框架從頂部螺絲上套進去，
8、裝上底部螺絲，將四個螺絲都擰緊。
9、插入I/O模塊，注意位置要與拆下時一致。
如果模塊插錯位置，將會引起控制系統(tǒng)危險的或錯誤的操作，但不會損壞模塊。
10、插入卸下的CPU和填充模塊。
11、在框架右邊的接線端上重新接好電源接線，再蓋上電源接線端的塑料蓋。
12、檢查一下電源接線是否正確，然后再通上電源。仔細地檢查整個控制系統(tǒng)的工作，確保所有的I/O模塊位置正確，程序沒有變化。

（2）CPU模塊的更換
1、切斷電源，如插有編程器的話，把編程器拔掉。
2、向中間擠壓CPU模塊面板的上下緊固扣，使它們脫出卡口。
3、把模快從槽中垂直拔出。
4、如果CPU上裝著EPROM存儲器，把EPROM拔下，裝在新的CPU上。
5、首先將印刷線路板對準底部導槽。將新的CPU模塊插入底部導槽。
6、輕微的晃動CPU模塊，使CPU模塊對準頂部導槽。
7、把CPU模塊插進框架，直到二個彈性鎖扣扣進卡口。
8、重新插上編程器，并通電。
9、在對系統(tǒng)編程初始化后，把錄在磁帶上的程序重新裝入。檢查一下整個系統(tǒng)的操作。

（三）I/O模塊的更換
1、切斷框架和I/O系統(tǒng)的電源。
2、卸下I/O模塊接線端上塑料蓋。拆下有故障模塊的現(xiàn)場接線。
3、拆去I/O接線端的現(xiàn)場接線或卸下可拆卸式接線插座，這要視模塊的類型而定。給每根線貼上標簽或記下安裝連線的標記，以便于將來重新連接。
4、向中間擠壓I/O模塊的上下彈性鎖扣，使它們脫出卡口。
5、垂直向上拔出I/O模塊

六、PLC過程控制常見故障分析及維護
為了延長PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施?，F(xiàn)以我廠特種水泥1號線的PLC過程控制系統(tǒng)為例，對PLC過程控制系統(tǒng)故障分布規(guī)律進行分析，希望能對PLC過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和U常維護有所幫助。

1.系統(tǒng)故障的概念
系統(tǒng)故障一般指整個生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I／O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I／O端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。

2.系統(tǒng)的故障統(tǒng)計及分析處理
（1）我廠特種水泥1號線過程控制系統(tǒng)簡介
2000年該系統(tǒng)改造時采用日本二菱公司的A2系列PIC為核心組成的PLC過程控制系統(tǒng)。
該系統(tǒng)有2個集中控制室：窯尾控制室和窯頭控制室，其中窯頭控制室為主站；2個現(xiàn)場工作站：窯尾生料自動配料工作站和窯尾成球盤自動加水成球工作站；2個電視監(jiān)控系統(tǒng)：預熱器進口下料監(jiān)控和窯頭電視看火?，F(xiàn)場工作站是獨立的微機自動控制系統(tǒng)，它與主站只進行模擬量的通訊和開關(guān)量的聯(lián)鎖。主站與從站間采用幀同步全雙工通訊方式：
（2）系統(tǒng)
故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計
經(jīng)統(tǒng)計，系統(tǒng)故障共計126次，其中PLC的故障比例約為4．7％，現(xiàn)場部分故障比例約為95．3％，：對照其他PLC過程控制系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)，并考慮該系統(tǒng)運行時間不是很長，該比例比較接近一般PLC過程控制系統(tǒng)的故障分布規(guī)律，有一定的普遍性。一般來講PIC部分的故障比例約為5％，現(xiàn)場控制設(shè)備的故障比例約為95％。
（3）系統(tǒng)故障分析及處理

PLC主機系統(tǒng)
PLC主機系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。通訊及網(wǎng)絡(luò)受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的最大因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對于PLC主機系統(tǒng)的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運行要求；同時在系統(tǒng)維修時，嚴格按照操作規(guī)程進行操作，謹防人為的對主機系統(tǒng)造成損害。
PLC的I／O端口
PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I／O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢在于其I／O端口，在主機系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無幾的情況下，I／O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I／O模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。

現(xiàn)場控制設(shè)備
在整個過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點在現(xiàn)場，表2列出了現(xiàn)場中最容易出故障的幾個方面。
1) 第一類故障點(也是故障最多的地點)在繼電器、接觸器。如該生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的日常維護中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。在該生產(chǎn)線上所有現(xiàn)場的控制箱都是選用密閉性較好的盤柜，其內(nèi)部元器件較其他采用敞開式盤柜內(nèi)元器件的使用壽命明顯要長。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對系統(tǒng)運行的影響。

2) 第二類故障多發(fā)點在閥門或閘板這一類的設(shè)備上，因為這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運行時要加強對此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。我廠對此類設(shè)備建立了嚴格的點檢制度，經(jīng)常檢查閥門是否變形，執(zhí)行機構(gòu)是否靈活可用，控制器是否有效等，很好地保證了整個控制系統(tǒng)的有效性。

3) 第三類故障點可能發(fā)生在開關(guān)、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設(shè)備上，其原因可能是因為長期磨損，也可能是長期不用而銹蝕老化。如該生產(chǎn)線窯尾料球儲庫上的布料行走車來回移動頻繁，而且現(xiàn)場粉塵較大，所以接近開關(guān)觸點出現(xiàn)變形、氧化、粉塵堵塞等從而導致觸點接觸不好或機構(gòu)動作不靈
敏。對于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設(shè)備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計的過程中加入多重的保護措施。

4) 第四類故障點可能發(fā)生在PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處。這類故障產(chǎn)生的原因除了設(shè)備本身的制作工藝原因外還和安裝工藝有關(guān)，如有人認為電線和螺釘連接是壓的越緊越好，但在二次維修時很容易導致拆卸困難，大力拆卸時容易造成連接件及其附近部件的損害。長期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據(jù)工程經(jīng)驗，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進行，不留設(shè)備隱患。

5) 第五類故障點是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設(shè)備安裝時信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內(nèi)部進行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

6) 第六類故障主要是電源、地線和信號線的噪聲(干擾)，問題的解決或改善主要在于工程設(shè)計時的經(jīng)驗和日常維護中的觀察分析。

要減小故障率，很重要的一點是要重視工廠工藝和安全操作規(guī)程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規(guī)程，嚴格執(zhí)行—些相關(guān)的規(guī)定，如保持集中控制室的環(huán)境等等，同時在生產(chǎn)中也要加強這些方面的霄理。

八、結(jié)束語
過程控制系統(tǒng)本身是一個完整的系統(tǒng)，所以在分析故障或處理故障時也要注意系統(tǒng)性，單獨的對某一部分的優(yōu)化有時并不能提高系統(tǒng)的整體性能。如過分追求元器件的精度而不考慮實際的需要以及和相關(guān)設(shè)備精度的匹配，將徒然增加系統(tǒng)成本。在日常維護中也有過把系統(tǒng)越改越復雜的現(xiàn)象，如采用復雜的控制方式和設(shè)備來實現(xiàn)本可以用簡單裝置來實現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟、簡單、實用的原則，并可能會增加故障率，這也是要注意的地方。