□劉福祿

一、PLC技術(shù)概述

PLC(可編程控制器)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各控制領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，它具有其他控制器無(wú)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(duì)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(hào)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，甚至危及人的生命安全。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。

在PLC實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶往往以為問(wèn)題出自PLC里，實(shí)際有90%都不是PLC的問(wèn)題。用戶的接線錯(cuò)誤、編程錯(cuò)誤、開(kāi)關(guān)位置的錯(cuò)誤、儀表故障、傳感器故障等，都常常會(huì)使人誤以為是PLC的錯(cuò)誤。當(dāng)發(fā)現(xiàn)PLC沒(méi)有按照自己的期望來(lái)進(jìn)行工作時(shí)，就要對(duì)PLC外圍的設(shè)備進(jìn)行診斷。

二、外圍控制設(shè)備故障

在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的地點(diǎn)在外圍。

(一)繼電－接觸器故障。如生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開(kāi)關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。在生產(chǎn)線上所有現(xiàn)場(chǎng)的控制箱都是選用密閉性較好的盤(pán)柜，其內(nèi)部元器件較其他采用敞開(kāi)式盤(pán)柜內(nèi)元器件的使用壽命明顯要長(zhǎng)，所以減少此類故障應(yīng)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

(二)閥門(mén)類設(shè)備故障。閥門(mén)或閘板這一類的設(shè)備是關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對(duì)的位移一般較大，或者要經(jīng)過(guò)電氣轉(zhuǎn)換等幾個(gè)步驟才能完成閥門(mén)或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門(mén)或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長(zhǎng)期使用中，如果缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。對(duì)此類設(shè)備要建立嚴(yán)格的點(diǎn)檢制度，經(jīng)常檢查閥門(mén)是否變形，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否靈活可用，控制器是否有效等，才能很好地保證整個(gè)控制系統(tǒng)的有效性。

(三)開(kāi)關(guān)類設(shè)備故障。開(kāi)關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)操作上的一些元件或設(shè)備發(fā)生故障。其原因可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期磨損，也可能是長(zhǎng)期不用而銹蝕老化。如生產(chǎn)線的運(yùn)料行走車來(lái)回移動(dòng)頻繁，而且現(xiàn)場(chǎng)粉塵較大，所以開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)出現(xiàn)變形、氧化、粉塵堵塞等從而導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不好或機(jī)構(gòu)動(dòng)作不靈敏。對(duì)于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護(hù)，使設(shè)備時(shí)刻處于完好狀態(tài)。對(duì)于限位開(kāi)關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開(kāi)關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中加入多重保護(hù)措施。

(四)PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備故障。在PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等發(fā)生故障。這類故障產(chǎn)生的原因除了設(shè)備本身的制作工藝原因外還和安裝工藝有關(guān)，如有人認(rèn)為電線和螺釘連接時(shí)壓得越緊越好，但在二次維修時(shí)很容易導(dǎo)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(zhǎng)期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)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(shè)備隱患。

(五)傳感器和儀表設(shè)備故障。傳感器和儀表等發(fā)生故障，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波，這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

(六)干擾故障。故障主要是電源、地線和信號(hào)線的噪聲(干擾)。問(wèn)題的解決或改善主要在于工程設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和日常維護(hù)中的觀察分析。

要減小故障率，很重要的一點(diǎn)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(yán)格執(zhí)行一些相關(guān)的規(guī)定。

三、PLC外部運(yùn)行情況的故障診斷

在PLC沒(méi)有像期望的那樣開(kāi)始工作的時(shí)候，應(yīng)該先從PLC的外部來(lái)進(jìn)行判斷，這樣，可以比較輕易地排除那些不是故障的誤會(huì)。

所有的PLC在CPU模塊、I/O模塊或電源模塊上都有LED指示燈。通常，紅燈表示問(wèn)題，綠燈表示OK。如果一個(gè)LED在閃爍，通常表示功能正在執(zhí)行或者這個(gè)模塊在等待什么。對(duì)LED燈狀態(tài)的正確詮釋可以節(jié)省很多故障診斷的時(shí)間。所以在故障診斷之前，應(yīng)該把制造商的故障診斷指南看一遍并放在手邊。

(一)PLC不能進(jìn)入運(yùn)行(RUN)模式?？梢杂孟旅娴姆椒▉?lái)看看問(wèn)題是在硬件還是軟件:臨時(shí)將終止循環(huán)指令放在用戶程序的第一行。如果現(xiàn)在PLC可以進(jìn)入運(yùn)行模式了，表示問(wèn)題在軟件中;而不是PLC的硬件問(wèn)題。將PLC的內(nèi)存復(fù)位。要將PLC的內(nèi)存內(nèi)容做一份拷貝，或者，確信愿意丟失內(nèi)存中所有的程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)。如果PLC現(xiàn)在可以進(jìn)入運(yùn)行模式，問(wèn)題就出在組態(tài)或者沖突使用的內(nèi)存上。

(二)檢測(cè)傳感器。如果在檢測(cè)一個(gè)傳感器時(shí)，發(fā)現(xiàn)PLC不能從一個(gè)傳感器得到信號(hào)，首先檢查該傳感器的輸出是否正常，接線是否正確。如果傳感器經(jīng)檢查沒(méi)有問(wèn)題，則更換一個(gè)同型號(hào)的輸入模塊，如果PLC能夠識(shí)別該模塊的改變，就表示輸入模塊故障了，那么，可以按照如下的方法觀察PLC輸入模塊的LED燈是否與傳感器的狀態(tài)變化一致:如果輸入LED沒(méi)有動(dòng)靜，用萬(wàn)用表檢查PLC輸入模塊的端子看看信號(hào)是否變化。如果沒(méi)有，將傳感器與PLC的連接斷開(kāi)，單獨(dú)對(duì)傳感器進(jìn)行測(cè)試?？纯赐饨与娫词欠裾?，檢查直流電源的極性是否接反。有些PLC是漏電流型(SINK)的，所以對(duì)應(yīng)的傳感器電路必須是正端子接到PLC的輸入接點(diǎn)上，其它的DC輸入模塊是電流源型(SOURCE)的，則傳感器電路要通過(guò)電源的地線接到輸入接點(diǎn)上。如果LED狀態(tài)是發(fā)生變化了，可能是程序有問(wèn)題。在用戶程序中的第一行加一條終止循環(huán)的指令，然后運(yùn)行程序，觀察輸入映射表，如果該位現(xiàn)在改變了，問(wèn)題就在程序，很可能是程序中有一條指令對(duì)輸入映射表進(jìn)行了改寫(xiě)，從而改變了它的值。

(三)傳感器電路有故障。如果輸入映射表依然不隨著輸入模塊的LED的狀態(tài)而改變，那么，可能是傳感器電路有故障。傳感器電路的電流能力可能不足以驅(qū)動(dòng)輸入狀態(tài)，雖然它可能足以改變LED的狀態(tài)。檢查輸入觸點(diǎn)有沒(méi)有不正常的小的電壓變化。如果一個(gè)執(zhí)行器看來(lái)無(wú)法得到PLC試圖寫(xiě)給它的信號(hào)，觀察輸出模塊的LED，確信它們是否隨著PLC改變輸出狀態(tài)而一起改變:如果LED確實(shí)改變，用萬(wàn)用表檢查輸出模塊的端子，是否提供了足以驅(qū)動(dòng)外部電路的信號(hào)，同時(shí)也檢查極性是否正確。如果是，則將執(zhí)行器從PLC上斷開(kāi)，對(duì)執(zhí)行器單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。(有些輸出模塊有保險(xiǎn)絲，檢查一下是否保險(xiǎn)絲斷了?)如果LED不變化，檢查輸出電路的電源，和它與輸出模塊的接線，(DC輸出可以是源型或漏型的)，如果接線正確，將執(zhí)行器從PLC的輸出模塊斷開(kāi)，看看現(xiàn)在LED在不帶執(zhí)行器時(shí)是否改變。更換一個(gè)同型號(hào)的輸出模塊，如果PLC可以改變仿真的輸出狀態(tài)，那么剛才的模塊或接線就有問(wèn)題。

四、結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)本身是一個(gè)完整的系統(tǒng)，所以在分析故障或處理故障時(shí)也要注意系統(tǒng)性，單獨(dú)對(duì)某一部分的優(yōu)化有時(shí)并不能提高系統(tǒng)的整體性能。在日常維護(hù)中也有過(guò)把系統(tǒng)越改越復(fù)雜的現(xiàn)象，如采用復(fù)雜的控制方式和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)本可以用簡(jiǎn)單裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟(jì)、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。

［1］常斗南.可編程控制器［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012

［2］邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2011

［3］郭宗仁，吳亦鋒，郭永.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用［M］.北京:人民郵電出版社，2011

［4］劉福祿編著.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)［M］.大連:大連理工大學(xué)出版社，2011