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、查找故障的設備
SR PLC的指示燈及機內設備，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。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用問題，尚修改或調整。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動邏輯，并檢查程序清單。檢查應按從有到左進行，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)設計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設備消耗、元器件設備故障發(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模塊及相關的網(wǎng)絡和外部設備。現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備包括I／O端口和現(xiàn)場控制檢測設備，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)絡受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設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多為插件結構，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外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關。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的技術優(yōu)勢在于其I／O端口，在主機系統(tǒng)的技術水平相差無幾的情況下，I／O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關鍵部件，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。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，其內部元器件較其他采用敞開式盤柜內元器件的使用壽命明顯要長。所以減少此類故障應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備上，因為這類設備的關鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉換，或者利用電動執(zhí)行機構推拉閥門或閘板的位置轉換，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備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。我廠對此類設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、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設備上，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動作不靈
敏。對于這類設備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關尤其是重型設備上的限位開關除了定期檢修外，還要在設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)生的原因除了設備本身的制作工藝原因外還和安裝工藝有關，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。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內部進行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點巡檢有關，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。

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設備精度的匹配，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。