plc故障如何处理

admin

    在分析plc过程控制故障特点的基础上，介绍四种PLC故障分析与排除的方法，并列举两实例说明故障分析与排除的过程。
PLC故障特点
    PLC控制系统故障是指其失去了规定功能，一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。
    大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。另外硬件故障多于软件故障，大多是由外部信号不满足或执行元件故障引起，而不是PLC系统的问题。
PLC故障分析及排除方法
    为了便于故障的及时解决，首先要区分故障是全局性还是局部性的，如上位机显示多处控制元件工作不正常，提示很多报警信息，这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分。如果是局部性故障可从以下几方面进行分析。

    1．根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能，当系统发生故障时立即给出报警信息，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，具有事半功倍的效果，是维修人员排除故障的基本手段和方法。
    2．根据动作顺序诊断故障。对于自动控制，其动作都是按照一定的顺序来完成的，通过观察系统的运动过程，比较故障和正常时的情况，即可发现疑点，诊断出故障原因。如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启，如果管路不通水泵是不能启动的。
    3．根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中，输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的，因此一些故障会在PLC的1/0接口通道上反映出来，这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障，可不必查看程序和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态，即可找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。
    4．通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因；有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因；还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障可根据程序通过PLC的状态显示信息，监视相关输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。如某水泵不工作，检查发现对应的PLC输出端口为0，于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制，水温不够PLC就没有输出，把水温升高后故障排除。

    当然，上述方法只是给出了故障解决的切人点，产生故障的原因很多，所以单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的，需要多种方法结合，配合电路、机械等部分综合分析。

　　PLC实质上是一种专用计算机 由中央处理单元CPU、存储器输入输出I/o模块以及编程器等组成。PLC硬件部分包括外围线路、电源模块、I/o模块等，其中外围线路由现场信号输入(1：L)l按钮、行程开关、传感器的输出开关量、中间继电器输出等)和现场输出信号(比如电磁阀线圈、继电器、接触器 电阻丝、电动机等).以及一些导线、接线端子和接线盒等组成。在引起PLC的常见故障中，主要分为功能性故障和硬件故障两大类，其中硬件部分的故障要占到8O% 以上。

　　1、外围电路元器件故障

　　此类故障在PLC工作一定时间后的故障中经常发生。在PLC控制回路中如果出现元器件损坏故障，PLC控制系统就会立即自动停止工作。输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口，其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。对于开关量输出来说，PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低 严重时导致系统不能正常工作。此外 PLC的输出端子带负载能力是有限的.如果超过了规定的最大限值.必须外接继电器或接触器.才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量，是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良

　　2、端子接线接触不良

　　此类故障在PLC 工作一定时间后随着设备动作的频率升高出现。由于控制柜配线缺陷或者使用中的震动加剧及机械寿命等原因，接线头或元器件接线柱易产生松动而引起接触不良。这类故障的排除方法是使用万用表，借助控制系统原理图或者是PLC逻辑梯形图进行故障诊断维修。对于某些比较重要的外设接线端子的接线，为保证可靠连接.一般采用焊接冷压片或冷压插针的方法处理。

　　3、PLC出现非正常工作的功能性故障

　　3 1 PLC受到干扰引起的功能性故障

　　自动化系统中所使用的各种类型PLC 是专门为工业生产环境而设计的控制装置 在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施.故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性 因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下，外部干扰是随机的，与系统结构无关，且干扰源是无法消除的 只能针对具体情况加以限制 内部干扰与系统结构有关.主要通过系统内交流主电路 模拟量输入信号等引起，通过精心设计系统线路或系统软件滤波等处理.可使内部干扰得到最大限度的抑制。PLC生产现场的抗干扰技术措施 通常从电源与接地保护、接线安排 屏蔽和抗噪声等4个方面着手考虑。

3 1.1电源与接地保护
　　PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常.将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线 对于电源线来的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是电源干扰特别严重 可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元.则其电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说 它们的上电与断电必须同时进行。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线 接地线线径要足够粗.接地电阻要小于4Q，接地点应尽可能靠近PLC，并且接地点要与其它设备分开。对供电系统中的强电设备 其外壳、柜体、框架、机座及操作手柄等金属构件必须保护接地。PLC内部电路包括CPU、存储器和其他接口共接数字地.外部电路包括A/D、D/A 等共接模拟地 并用粗短的铜线将PLC底板与中央接地点星形联结防哚声干扰。PLC非接地工作时，应将PLC的安装支架容性接地以抑制电磁干扰。
　　3.1.2接线安排
　　(1)电气柜内线路走线布置。只有有屏蔽的模拟量输入信号线才能与数字量信号线装在同一线槽内，直流电压数字量信号线和模拟量信号线不能与交流电压线同在一线槽内。只有有屏蔽的220V电源线才能与信号线装在同一线槽内。电气柜电缆插头的屏蔽一定要可靠接地。
(2)电气柜外部走线安排。直流和交流电压的数字量信号线和模拟量信号线一定要各自用独立的电缆，且要用屏蔽电缆。信号线电缆可与电源电缆共同装在一线槽内.为改进抗噪性建议保证间隔10cm以上。
　　3.1.3屏蔽处理

　　PLC外壳的屏蔽，一般应保证与电气柜浮空。在PLC外壳底板上加装一块等位屏蔽板(一般使用镀锌板).保护地使用铜导线与底板保持一点连接 其截面积应不少于1 0mm ，以构成等位屏蔽体，有效地消除外部电磁场的干扰。对模拟量信号的屏蔽总线可绝缘并将中央点连到参考电位或地(GND)上。数字量信号线的电缆两端接地可保证较好地排除高频干扰。

　　3.1.4抗噪声的措施
　　对处于强磁场(例如变压器)的部分要进行金属屏蔽 电控柜内不宜采用荧光灯具照明。PLC控制系统电源也应采用相应的抗干扰措施。PLC控制系统电源抗干扰的方法有采用隔离变压器、低通滤波器及应用频谱均衡法3种。其中隔离变压器是最常用的，因为PLC的i/o模块电源常用DC24V.须经隔离变压器降压，再经整流桥整流供给，或者直接使用开关电源供给。
　　3.2 PLC周期性死机
　　PLC周期性死机的特征是PLC每运行若干时间就出现死机或者程序混乱，或者出现不同的中断故障显示，重新启动后又一切正常。根据实践经验认为，该现象最常见原因是由于PLC机体长时间的积灰造成。所以应定期对PLC机架插槽接口处进行吹扫。吹扫时可先用压缩空气或软毛刷将控制板上、各插槽中的灰尘吹扫净，再用95%酒精擦净插槽及控制板插头。清扫完毕后细心组3.3 PLC无故程序丢失
　　PLC程序丢失通常是由于接地不良 接线有误、操作失误和干扰等几个方面的原因造成的。(1)PLC 主机及模块必须有良好的接地。(2)主机电源线的相线与中性线必须接线正确。(3)预先准备好程序包，用作备份。(4)使用手持编程器查找故障时，应将锁定开关置于垂直位置.拔出就可起到保护内存的功能。(5)由于干扰的原因造成PLC程序丢失.其处理方法可参照PLC受干扰引起故障的处理。当PLG出现故障时，只要按照一般的故障规律进行判断，应该可以准确迅速地把故障排除掉。装到位.恢复开机便能正常运行。

典型故障分析实例
     实例1：故障现象是供热系统正常运行过程中，突然警报声响，上位机监控界面提示“MCC故障”。根据上位机的报警信息，MCC表示电机控制盘。结合电路图，发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点，开关合上后，触点闭合，任何一个触点断开，都会提示“MCC故障”，所以分析是电机控制部分出现了问题。为了确定具体是哪个电机出现了问题，先从配电室进行查找，每个电气柜的外面都有黄色指示灯，从电路图发现，指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的，任何一个触点接通后，都会使该灯亮。据此找到黄色指示灯亮的电气柜，打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸，合上运行又立即跳闸，判断是电机过载或有短路现象。现场用摇表检测电机线圈正常，手摇电机旋转，听到有机械摩擦的声音，打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落，造成电流过大，导致跳闸，把螺母紧固后故障排除。

    实例2：故障现象是供热系统的流量调节阀能正常打开，无论手动和自动均无问题，但关闭后一直红绿闪烁，导致出现报警，但并未对生产造成影响。
    通过上位机监控和现场观察，发现该阀门能够正常打开和关闭，所以可以排除机械问题。通过分析电路发现，与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接，所以可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高，检查较困难，不便检查限位开关。经过仔细观察PLC的I/O接口状态，发现阀门打开后接口指示灯亮，关闭后指示灯灭，即正好与阀门的开关状态相对应。为此得出结论，问题出在阀门的反馈开关上，该阀门是个调节阀，应该反馈阀门的关闭信号，即关闭后应该反馈+24V信号，打开后反馈OV，而现场发现反馈线接到了常开触点上，导致阀门关闭后没有信号反馈，屏幕显示红绿闪烁。由于PLC程序只用到阀门的关闭信号，所以阀门打开后程序并不认为反馈出错，阀门打开显示是正常的，把反馈线接到常闭触点上后故障排除。

王栋春

学习了                  

chadking

不错，实例讲解更加清楚，值得学习

翁嗡嗡

学习了，不错！                 

随风飘絮

楼主多发些，供我们学习

gaohu_0123

讲得很好，谢谢分享

停听看

非常好