PLC控制系統(tǒng)常見故障診斷與處理
文：朱軍生 張 敏 盧曉峰
摘 要：本文根據(jù)PLC的特點，對PLC系統(tǒng)的日常維護和常見故障的診斷及排除進行了較為詳細的論述。
關(guān)鍵詞： PLC 維護；故障；故障診斷
1 概述
PLC 技術(shù)已廣泛應用于各控制領(lǐng)域，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點，靈活性、可靠性高、抗干擾能力強，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里，仍然可以正常地工作。作為PLC本身，它的故障發(fā)生率非常低，機器無故障時間可達到4萬－5萬小時，具有高度可靠性。但是故障時間長并不等于絕對無故障，使用不當或環(huán)境條件惡化，都會增加故障率。而且，PLC并不是單獨工作的，與之相連的有上位機和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備，有的還有模擬屏等，整個構(gòu)成PLC系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，往往一出故障就很難判斷究竟是哪一部分引起的。因此技術(shù)人員應當做好PLC控制系統(tǒng)日常維護，并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故障。
2 故障分類及故障分布
要快速確診PLC控制系統(tǒng)故障，提高維修效率，就需要了解PLC控制系統(tǒng)故障分類及故障分布。PLC控制系統(tǒng)故障可分為PLC故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備故障兩部分。PLC故障又可分為CPU單元故障和I/O單元及電源模塊故障。一般來講PLC具有高度可靠性PLC自身的故障比例僅約為5％，現(xiàn)場控制設備的故障比例約為95％，PLC自身的故障中CPU單元故障占其中的10％，電源在連續(xù)工作中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的，而PLC是通過I／O端口與外部聯(lián)系的，受到外部各種干擾和故障的影響，所以I/O單元及電源模塊故障占其中的90％。可見，PLC系統(tǒng)的故障主要發(fā)生在現(xiàn)場控制設備。
3 故障診斷及處理
3.1 PLC故障診斷的方法步驟
（1）發(fā)生異常時的識別。發(fā)生故障時，為了迅速查出故障原因并予以及時處理，在切斷電源和復位之前，必須識別下述兩點：
① 現(xiàn)場設備動作狀態(tài)。向運行人員了解現(xiàn)場設備的運行情況。
②觀察PLC面板顯示內(nèi)容。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，都可用PLC面板上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來查找。并通過編程軟件查看PLC自診斷結(jié)果的顯示內(nèi)容。
（2）異常狀態(tài)的識別。為了識別異常狀態(tài)如何變化?？梢詫㈤_關(guān)從“RUN”位置切換至“STOP”位置，經(jīng)短暫復位再切換至“RUN”位置開關(guān)或保持在“RUN”位置不變，切除PLC電源后再投入運行。經(jīng)過上述操作后，如果PLC返回初始狀態(tài)并能正常運轉(zhuǎn)，就可判定并不是PLC硬件故障或軟件異常，而是外部原因所致，如噪聲干擾、電源異常等等。
（3）判斷是否硬件故障。PLC硬件故障具有持續(xù)性和重復性。其判斷方法是切斷后再接通PLC電源或復位操作，重新裝載用戶程序，通過幾次重復試驗都發(fā)生了相同的故障，則可判定是PLC本身的硬件故障。經(jīng)過上述操作后，如果故障不能再現(xiàn)，就說明是外部環(huán)境干擾或是瞬時停電所致。
（4）判斷是否程序錯誤。PLC程序錯誤引起的故障具有再現(xiàn)性，可通過編程軟件在線檢查確定。
（5）判斷是否外部原因。PLC控制系統(tǒng)發(fā)生異常時，大多數(shù)是PLC外部出了問題。主要檢查的項目如下：
① 檢查輸入/輸出設備狀態(tài)。
② 檢查配線。輸入/輸出配線有可能斷路、短路、接地，也可能與其他導線相碰等。
③ 噪聲、浪涌。
④ 電源異常。
（6）故障的產(chǎn)生與外部工作同步。判斷噪聲、瞬時停電等外部原因最有效的方法，就是了解PLC之外生產(chǎn)設備的工作狀態(tài)，分析故障現(xiàn)象是否與外部工作狀態(tài)同步。若故障現(xiàn)象與被控對象的特定狀態(tài)同步發(fā)生，說明該故障與被控對象有關(guān)。另外故障現(xiàn)象也會與其他生產(chǎn)設備和特定狀態(tài)同步發(fā)生。
3.2 PLC常見故障診斷和處理
（1）電源故障
電源指示燈不亮, 5V系統(tǒng)本身故障，則PLC整機停止工作，5V以外系統(tǒng)故障，則輸入或輸出不動作，需對供電系統(tǒng)進行診斷。首先檢查是否有電,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,如果沒有燒壞, 或更換熔絲后反復燒壞，下一步就是檢查受電線路是否有問題,若受電線路無問題,則應更換電源部件。
（2）CPU單元故障診斷和處理
（3）輸入單元故障診斷和處理
（4）輸出單元故障診斷和處理
4 結(jié)語
在實際工作過程中，應詳細了解PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及工廠生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場設備的情況，充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進行檢查和日常維護，以保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠地運行。
【參考實例】 西門子S7-200PLC的維護檢修要點
一、維護檢查
可編程控制器的主要構(gòu)成元器件是以半導體器件為主體,考慮到環(huán)境的影響,隨著使用時間的增長,元器件總是要老化的。因此定期檢修與做好日常維護是非常必要的。需要有一支具有一定技術(shù)水平、熟悉設備情況、掌握設備工作原理的檢修隊伍,做好對設備的日常維修。對檢修工作要制定一個制度,按期執(zhí)行,保證設備運行狀況最優(yōu)。每臺PLC都有確定的檢修時間,一般以每6個月~1年檢修一次為宜。當外部環(huán)境條件較差時,可以根據(jù)情況把檢修間隔縮短。PLC定期檢修的內(nèi)容如表“PLC定期檢修的內(nèi)容”所示。
二、故障排除
PLC是一種可靠性、穩(wěn)定性極高的控制器。只要按照其技術(shù)規(guī)范安裝和使用,出現(xiàn)故障的概率極低。但是,一旦出現(xiàn)了故障,一定要按表“PLC硬件故障診斷表”所示步驟進行檢查、處理。特別是檢查由于外部設備故障造成的損壞,一定要查清故障原因,待故障排除以后再試運行。
【說明書截圖參考】：
三、錯誤代碼
S7-200的每個錯誤代碼都代表相應的含義，具體代碼，參考西門子《 SIMATIC S7-200 SMART 系統(tǒng)手冊》中的“錯誤代碼”。
【說明書截圖參考】：
【關(guān)聯(lián)文章】： 《PLC故障和干擾分析及處理方法》
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