PLC故障診斷和維護(hù)探討

　　 PLC 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各控制領(lǐng)域，尤其是在機(jī)械自動(dòng)化控制中，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，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(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，有時(shí)還會(huì)燒壞PLC，使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。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(yùn)行中的故障。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(yùn)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(chǔ)的理想（或正確）狀態(tài)進(jìn)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(shí)間范圍和數(shù)值范圍）。若差異超出了該范圍，則按事先設(shè)定的方式對該差異進(jìn)行譯碼，最后以簡單的、或較完善的方式給出故障信息報(bào)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。

 

二、PLC控制系統(tǒng)的結(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。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器；CPU作為系統(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(dòng)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(dòng)執(zhí)行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成。
　　因?yàn)镻LC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(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

2、PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法
　　故障的診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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：
　　a、是否為使用不當(dāng)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(dāng)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。
　　b、如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(shí)際過程相連的傳感器、檢測開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)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是否有故障。
　　c、在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。
　　d、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(shè)計(jì)錯(cuò)誤，此時(shí)要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

 

　　故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)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(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來查找。

1、電源故障診斷
　　電源燈不亮,需對供電系統(tǒng)進(jìn)行診斷.如果電源燈不亮,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(yīng)更換電源部件.
2、運(yùn)行故障診斷
　　電源正常，運(yùn)行指示燈不亮，說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運(yùn)行。

3、輸入輸出故障診斷
　　輸入輸出是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道，其是否正常工作，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(xiǎn)絲等元件狀態(tài)有關(guān)。
　　出現(xiàn)輸入故障時(shí)，首先檢查LED電源指示器是否響應(yīng)現(xiàn)場元件（如按鈕、行程開關(guān)等）。如果輸入器件被激勵(lì)（即現(xiàn)場元件已動(dòng)作），而指示器不亮，則下一步就應(yīng)檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個(gè)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(jī)架或通信電纜出了問題。
　　出現(xiàn)輸出故障時(shí)，首先應(yīng)察看輸出設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點(diǎn)通電，模塊指示器變亮，輸出設(shè)備不響應(yīng)。那么，首先應(yīng)檢查保險(xiǎn)絲或替換模塊。若保險(xiǎn)絲完好，替換的模塊未能解決問題，則應(yīng)檢查現(xiàn)場接線。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個(gè)輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應(yīng)替換模塊。
　　在診斷輸入／輸出故障時(shí)，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(yīng)，則應(yīng)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(shè)備截止，輸出端間電壓達(dá)到某一預(yù)定值，就表明現(xiàn)場連線有誤。若輸出器受激勵(lì)，且LED指示器不亮，則應(yīng)替換模塊。如果不能從I／O模塊中查出問題，則應(yīng)檢查模塊接插件是否接觸不良或未對準(zhǔn)。最后，檢查接插件端子有無斷線，模塊端子上有無虛焊點(diǎn)。
4、指示診斷
　　LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場設(shè)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(gè)指示器。輸入模塊常設(shè)電源指示器，輸出模塊則常設(shè)一個(gè)邏輯指示器。
　　對于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設(shè)備處于受激勵(lì)狀態(tài)，模塊中有一信號存在。該指示器單獨(dú)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(shí)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(shí)，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(xiǎn)絲熔斷指示器或電源指示器，或二者兼有。保險(xiǎn)絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護(hù)性保險(xiǎn)絲的狀態(tài)；輸出電源指示器顯示時(shí)，表明電源已加在負(fù)載上。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一樣，如果不能同時(shí)顯示，表明輸出模塊就有故障了。

 

　　PLC的日常維護(hù)和保養(yǎng)比較簡單，主要是更換保險(xiǎn)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(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護(hù)，鋰電池的壽命大約為5年，當(dāng)鋰電池的電壓逐漸降低到一定程度時(shí)，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(hù)的主要內(nèi)容。
1、調(diào)換鋰電池的步驟為：
　　a、在拆裝前，應(yīng)先讓PLC通電15秒以上（這樣可使作為存儲(chǔ)器備用電源的電容器充電，在鋰電池?cái)嚅_后，該電容可對PLC做短暫供電，以保護(hù)RAM 中的信息不丟失）；
　　b、斷開PLC的交流電源；
　　c、打開基本單元的電池蓋板；
　　d、取下舊電池，裝上新電池；
　　e、蓋上電池蓋板。
　　注意更換電池時(shí)間要盡量短，一般不允許超過3分鐘。如果時(shí)間過長，RAM中的程序?qū)⑾?。此?應(yīng)注意更換保險(xiǎn)絲時(shí)要采用指定型號的產(chǎn)品。
2、I/O模塊的更換
　　若需替換一個(gè)模塊，用戶應(yīng)確認(rèn)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(shí)間后又發(fā)生故障，那么用戶應(yīng)檢查能產(chǎn)生電壓的感性負(fù)載，也許需要從外部抑制其電流尖峰。如果保險(xiǎn)絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限，或輸出設(shè)備被短路。
　　PLC的故障診斷是一個(gè)十分重要的問題，是保證PLC控制系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。在實(shí)際工作過程中，應(yīng)充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護(hù)，以保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。