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近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，PLC可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的使用，同時(shí)技術(shù)人員對其使用要求也在逐年增高，因此對系統正常穩定運行要求也越來(lái)越高。 可編程操控器（PLC）是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來(lái)在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時(shí)、計數和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過(guò)數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。但是由于工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境比較復雜，PLC故障處理也是儀表設備維護的重點(diǎn)之一，本文就PLC常見(jiàn)故障及常見(jiàn)故障解決方案做以分享，提升PLC維護技能。 常見(jiàn)故障多發(fā)點(diǎn) 在整個(gè)PLC控制系統中，容易發(fā)生故障的地點(diǎn)在現場(chǎng)，現場(chǎng)容易在以下幾個(gè)方面出故障。 第一類(lèi)故障點(diǎn)也是故障多的地點(diǎn))在繼電器、接觸器 如某生產(chǎn)線(xiàn)PLC控制系統的日常維護中，電氣備件消耗量的為各類(lèi)繼電器或空氣開(kāi)關(guān)。除了產(chǎn)品本身質(zhì)量原因之外，主要是由于現場(chǎng)環(huán)境比較惡劣。例如，暴露于生產(chǎn)環(huán)境中的接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，逐漸發(fā)熱變形，直至不能使用。該生產(chǎn)線(xiàn)所有現場(chǎng)的控制箱都是選用密閉性較好的盤(pán)柜，其內部元器件較其他采用敞開(kāi)式盤(pán)柜內元器件的使用壽命明顯要長(cháng)。所以避免此類(lèi)故障應盡量選用高性能繼電器，并改善元器件使用環(huán)境，就可以減少更換的頻率，降低對系統運行的影響。 第二類(lèi)故障多發(fā)點(diǎn)在閥門(mén)或閘板這一類(lèi)的設備上 因為這類(lèi)設備的執行機構相對位移較大；或者傳動(dòng)結構復雜，機械、電氣、液壓等各環(huán)節稍有不到位就會(huì )產(chǎn)生誤差或故障。在長(cháng)期的運行狀態(tài)下，如果缺乏運行維護，易造成閥體部件的卡，堵，漏等現象。因此在系統運行時(shí)要加強對此類(lèi)設備的巡檢，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理。我廠(chǎng)對此類(lèi)設備建立了嚴格的點(diǎn)檢制度，定期檢查閥門(mén)是否變形，執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(gè)控制系統的有效性。 第三類(lèi)故障點(diǎn)可能發(fā)生在開(kāi)關(guān)、極限位置、安全保護和現場(chǎng)操作上的一些元件或設備上 其原因可能是因為長(cháng)期磨損，也可能是長(cháng)期不用而銹蝕老化。如該生產(chǎn)線(xiàn)窯尾料球儲庫上的布料行走車(chē)來(lái)回移動(dòng)頻繁，而且現場(chǎng)粉塵較大，所以接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)出現變形、氧化、粉塵堵塞等從而導致觸點(diǎn)接觸不好或機構動(dòng)作不靈敏。對于這類(lèi)設備故障的處理主要體現在定期維護，使設備時(shí)刻處于完好狀態(tài)。對于限位開(kāi)關(guān)尤其是重型設備上的限位開(kāi)關(guān)除了定期檢修外，還要在設計的過(guò)程中加入多重的保護措施。 第四類(lèi)故障點(diǎn)可能發(fā)生在PLC系統中的子設備 這類(lèi)設備如接線(xiàn)盒、線(xiàn)端子、螺栓螺母等處。這類(lèi)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(guān)，如有人認為電線(xiàn)和螺釘連接是壓的越緊越好，但在二次維修時(shí)很容易導致拆卸困難，大力拆卸時(shí)容易造成連接件及其附近部件的損害。長(cháng)期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據工程經(jīng)驗，這類(lèi)故障一般是很難發(fā)現和維修的。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(jìn)行，不留設備隱患。 第五類(lèi)故障點(diǎn)是傳感器和儀表 這類(lèi)故障在控制系統中一般反映在信號的不正常，這類(lèi)設備安裝時(shí)信號線(xiàn)的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內部進(jìn)行軟件濾波。這類(lèi)故障的發(fā)現及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現問(wèn)題應及時(shí)處理。 第六類(lèi)故障主要是電源、地線(xiàn)和信號線(xiàn)的噪聲（干擾） 問(wèn)題的解決或改善主要在于工程設計時(shí)的經(jīng)驗和日常維護中的觀(guān)察分析。要減小故障率，很重要的一點(diǎn)是要重視工廠(chǎng)工藝和安全操作規程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規程，嚴格執行—些相關(guān)的規定，如保持集中控制室的環(huán)境等等，同時(shí)在生產(chǎn)中也應加強這些方面的管理。 過(guò)程控制系統本身是一個(gè)完整的系統，所以在分析故障或處理故障時(shí)也要注意系統性，單獨的對某一部分的優(yōu)化有時(shí)并不能提高系統的整體性能。如過(guò)分追求元器件的精度而不考慮實(shí)際的需要以及和相關(guān)設備精度的匹配，將徒然增加系統成本。在日常維護中也有過(guò)把系統越改越復雜的現象，如采用復雜的控制方式和設備來(lái)實(shí)現本可以用簡(jiǎn)單裝置來(lái)實(shí)現的控制，違背了經(jīng)濟、簡(jiǎn)單、實(shí)用的原則，并可能會(huì )增加故障率，這也是要注意的地方。 PLC故障問(wèn)題解決方法 PLC產(chǎn)品本身的可靠性可以保證，但在應用中一些不正確的操作會(huì )造成一定的影響。 1.PLC自身故障判斷 一般來(lái)說(shuō)，PLC是極其可靠的設備，出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運行出錯的概率幾乎為零；PLC輸入點(diǎn)如不是強電入侵所致，幾乎也不會(huì )損壞；PLC輸出繼電器的常開(kāi)點(diǎn)，若不是外圍負載短路或設計不合理，負載電流超出額定范圍，觸點(diǎn)的壽命也很長(cháng)。 因此，我們查找電氣故障點(diǎn)，重點(diǎn)要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問(wèn)題，這對快速維修好故障設備、快速恢復生產(chǎn)是十分重要的，因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修，重點(diǎn)不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。 2.輸入輸出（I/O)模塊的選取 輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點(diǎn)型。晶體管型的開(kāi)關(guān)速度快（一般0.2ms），但負載能力，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開(kāi)關(guān)、信號聯(lián)系的設備，一般與變頻、直流裝置等信號連接，應注意晶體管漏電流對負載的影響�？煽毓栊蛢�(yōu)點(diǎn)是無(wú)觸點(diǎn)、具有交流負載特性，負載能力不大。 繼電器輸出具有交直流負載特點(diǎn)，負載能力大。常規控制中一般宜首先選用繼電器觸點(diǎn)型輸出，缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開(kāi)關(guān)應用。 3.接地問(wèn)題 PLC系統接地要求比較嚴格，宜有獨立的專(zhuān)用接地系統，還要注意與PLC有關(guān)的其他設備也要可靠接地。多個(gè)電路接地點(diǎn)連接在一起時(shí)，會(huì )產(chǎn)生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。產(chǎn)生不同的接地電勢的原因，通常是由于接地點(diǎn)在物理區域上被分隔的太遠，當相距很遠的設備被通信電纜或傳感器連接在一起的時(shí)候，電纜線(xiàn)和地之間的電流就會(huì )流經(jīng)整個(gè)電路，即使在很短的距離內，大型設備的負載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化，或者通過(guò)電磁作用直接產(chǎn)生不可預知的電流。在不正確的接地點(diǎn)的電源之間，電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流，以至于破壞設備。 PLC系統一般宜選用單點(diǎn)接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可以采用屏蔽浮地技術(shù)，即信號電纜的屏蔽層一點(diǎn)接地，信號回路浮空，與大地絕緣電阻應不小于50MΩ。 4.消除線(xiàn)間電容避免誤動(dòng)作 電纜的各導線(xiàn)間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內。即使是合格的電纜，當電纜長(cháng)度超過(guò)一定長(cháng)度時(shí)，各線(xiàn)間的電容容值也會(huì )超過(guò)所要求的值，當把此電纜用于PLC輸入時(shí)，線(xiàn)間電容就有可能引起PLC的誤動(dòng)作，會(huì )出現許多無(wú)法理解的現象。這些現象主要表現為：明接線(xiàn)正確，但PLC卻沒(méi)有輸入；PLC應該有的輸入沒(méi)有，而不應該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。 為解決這一問(wèn)題，應做到： 1）使用電纜芯絞合在一起的電纜； 2）盡量縮短使用電纜的長(cháng)度； 3）把互相干擾的輸入分開(kāi)使用電纜； 4）使用屏蔽電纜。 5.抗干擾處理 工業(yè)現場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，存在著(zhù)許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過(guò)與現場(chǎng)設備相連的電纜引入PLC的。除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，宜注意采取一些抗干擾措施： 1）模擬量信號屬于小信號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層屏蔽電纜； 2）高速脈沖信號（如脈沖傳感器、計數碼盤(pán)等）應選用屏蔽電纜，既防止外來(lái)的干擾，也防止高速脈沖信號對低電平信號的干擾； 3）PLC之間的通信電纜頻率較高，一般應選用廠(chǎng)家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽的雙絞線(xiàn)電纜； 4）模擬信號線(xiàn)、直流信號線(xiàn)不能與交流信號線(xiàn)在同一線(xiàn)槽內走線(xiàn)； 5）控制柜內引入引出的屏蔽電纜必須接地，應不經(jīng)過(guò)接線(xiàn)端子直接與設備相連； 6）交流信號、直流信號和模擬信號不能共用一根電纜，動(dòng)力電纜應與信號電纜分開(kāi)敷設。 在現場(chǎng)維護時(shí)，解決干擾的方法有：對受干擾的線(xiàn)路采用屏蔽線(xiàn)纜，重新敷設；在程序中加入抗干擾濾波代碼。 6.標記輸入輸出，方便檢修 PLC控制著(zhù)一個(gè)復雜系統，所能看到的是上下兩排錯開(kāi)的輸入輸出繼電器接線(xiàn)端子、對應的指示燈及PLC編號，就像一塊有數十只腳的集成電路。任何一個(gè)人如果不看原理圖來(lái)檢修故障設備，會(huì )束手無(wú)策，查找故障的速度會(huì )特別慢。鑒于這種情況，我們宜根據電氣原理圖繪制一張表格，貼在設備的控制臺或控制柜上，標明每個(gè)PLC輸入輸出端子編號與之相對應的電器符號，中文名稱(chēng)，即類(lèi)似集成電路各管腳的功能說(shuō)明。 有了這張輸入輸出表格，對于了解操作過(guò)程或熟悉本設備梯形圖的電工就可以展開(kāi)檢修了。但對于那些對操作過(guò)程不熟悉，不會(huì )看梯形圖的電工來(lái)說(shuō)，就需要再繪制一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實(shí)際說(shuō)明了大部分操作過(guò)程中輸入回路（觸發(fā)元件、關(guān)聯(lián)元件）和輸出回路（執行元件）的邏輯對應關(guān)系。實(shí)踐證明如果你能熟練利用輸入輸出對應表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕松自如。 7.通過(guò)程序邏輯推斷故障 現在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類(lèi)繁多，對于低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對于中高端機，如S7-300，許多程序是用語(yǔ)言表編的。實(shí)用的梯形圖必須有中文符號注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設備工藝或操作過(guò)程，看起來(lái)比較容易。 若進(jìn)行電氣故障分析，一般是應用反查法或稱(chēng)反推法，即根據輸入輸出對應表，從故障點(diǎn)找到對應PLC的輸出繼電器，開(kāi)始反查滿(mǎn)足其動(dòng)作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗表明，查到一處問(wèn)題，故障基本可以排除，因為設備同時(shí)發(fā)生兩起及兩起以上的故障點(diǎn)是不多的。 8.充分合理利用軟、硬件資源 1）不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC； 2）多重指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí)，宜先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn)； 3）盡量利用PLC內部功能軟元件，充分調用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開(kāi)發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入，降低了成本； 4）條件允許的情況下宜獨立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護其它輸出回路； 5）當一個(gè)輸出點(diǎn)出現故障時(shí)只會(huì )導致相應輸出回路失控； 6）輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負載在兩方向動(dòng)作； 7）PLC緊急停止宜使用外部開(kāi)關(guān)切斷，以確保安全。 9.其他注意事項 1）不要將交流電源線(xiàn)接到輸入端子上，以免燒壞PLC； 2）接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯(lián)，接地線(xiàn)截面積不小于2mm； 3）輔助電源功率較小，只能帶動(dòng)小功率的設備（光電傳感器等）； 4）一些PLC有一定數量的占有點(diǎn)數（即空地址接線(xiàn)端子），不要將線(xiàn)接上； 5）當PLC輸出電路中沒(méi)有保護時(shí)，宜在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞。 AO-Electronics 傲 壹 電 子 官網(wǎng)：http://www.aoelectronics.com 中文網(wǎng)：http://www.aoelectronics.cn 
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