浅谈PLC控制系统的故障诊断和维护

2016年3月刊

浅谈PLC控制系统的故障诊断和维护

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贾振华赵伟

（４）ＰＬＣ软件故障。（三）ＰＬＣ控制系统的故障诊断方法（１）宏观诊断：故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。

（２）故障自诊断：故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面，是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。

（３）总体诊断：根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障。

（４）电源故障诊断：电源灯不亮，需对供电系统进行诊断。如果电源灯不亮，首先检查是否有电。如果有电，则下一步就检查电源电压是否合适，不合适就调整电压。若电源电压合适，则下一步就是检查熔丝是否烧

如果没有烧坏，下一步就是检查接线坏。如果烧坏就更换熔丝检查电源；

是否有误。若接线无误，则应更换电源部件。

（５）运行故障诊断：电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行。

（６）输入输出故障诊断：输入输出是ＰＬＣ与外部设备进行信息交流

接的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线、

线端子、保险丝等元件状态有关。

（７）指示诊断：ＬＥＤ状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和Ｉ／Ｏ模块的信息。大部分输入／输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器，输出模块则常设一个逻辑指示器。

对于输入模块，电源ＬＥＤ显示表明输入设备处于受激励状态，模块中有一信号存在。该指示器单独使用不能表明模块的故障。逻辑ＬＥＤ显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别。如果逻辑和电源指示器不能同时显示，则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时，表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。

（安阳钢铁集团有限责任公司，河南安阳４５５０００）

【摘要】本文阐述了ＰＬＣ控制系统的应用和故障诊断与维护方法，说明

了ＰＬＣ控制系统在各行各业的重要性，并对常用的故障诊断方法和维护进行了探讨。【关键词】ＰＬＣ控制系统；应用；故障诊断；维护

一、引言

随着现代工业生产中自动化程度的提高，我们对能够完成自动控制的设备也有了更高的要求，因此ＰＬＣ的应用在现代工业控制生产领域起着非常重要的作用，特别是在钢铁、石油、化工、电力、机械制造等行业扮演着至关重要的角色。

在我厂生产装置中，ＰＬＣ系统应用也十分广泛，像：２８００立方米高炉，炼钢连铸，加热炉，粗轧机组精轧机组等装置设备都应用了不同的ＰＬＣ系统，作为ｐｌｃ本身，它故障率非常低，但对以ｐｌｃ为核心的ｐｌｃ控制系统而言，组成系统的其他外部元器件（如传感器和执行器）、外部输入和软件本身，都很可能发生故障，从而使整个系统发生故障，有时还会烧坏ｐｌｃ，使整个系统瘫痪，造成极大的经济损失，甚至文危及人的生命安全。

二、PLC控制系统的应用

ＰＬＣ控制系统主要由输入部分、ＣＰＵ、采样部分、输出控制和通讯部分组成，输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、ＡＤ转换模板和传感器；ＣＰＵ作为系统的核心，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到ＤＡ模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。

因为ＰＬＣ本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：

（一）开关量逻辑控制：取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控及自动化流水线。

（二）工业过程控制：在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），ＰＬＣ采用相应的Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。ＰＩＤ调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

（三）运动控制：ＰＬＣ可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

（四）数据处理：ＰＬＣ具有数算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

（五）通信及联网：ＰＬＣ通信含ＰＬＣ间的通信及ＰＬＣ与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的ＰＬＣ都具有通信接口，通信非常方便。

四、PLC控制系统日常维护

ＰＬＣ的日常维护和保养比较简单，主要是更换保险丝和锂电池，基本没有其它易损元器件。由于存放用户程序的随机存储器（ＲＡＭ）、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约为５年，当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时，ＰＬＣ基本单元上电池电压跌落到指示灯亮，提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，必须更换电池，这是日常维护的主要内容。

调换锂电池的步骤为：在拆装前，应先让ＰＬＣ通电１５秒以上（这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对ＰＬＣ做短暂供电，以保护ＲＡＭ中的信息不丢失）。１断开ＰＬＣ的交流电源２打开基本单元的电池盖板３取下旧电池，装上新电池４盖上电池盖板。

注意更换电池时间要尽量短，一般不允许超过３分钟。如果时间过长，ＲＡＭ中的程序将消失，此外，应注意更换保险丝时要采用指定型号的产品。

Ｉ／Ｏ模块的更换：若需替换一个模块，用户应确认被安装的模块是同类型。有些Ｉ／Ｏ系统允许带电更换模块，而有些则需切断电源。若替换后可解决问题，但在一相对较短时间后又发生故障，那么用户应检查能产生电压的感性负载，也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在更换后易被烧断，则有可能是模块的输出电流超限，或输出设备被短路。

ＰＬＣ的故障诊断是一个十分重要的问题，是保证ＰＬＣ控制系统正常、可靠运行的关键。本文对常用的故障诊断方法进行了探讨。在实际工作过程中，应充分考虑到对ＰＬＣ的各种不利因素，定期进行检查和日常维护，以保证ＰＬＣ控制系统安全、可靠地运行。

【参考文献】

［１］史国生．电气控制与可编程控制器技术［Ｍ］．北京：化学出版社，２００３．［２］王兆义．小型可编程控制器应用技术［Ｍ］．北京：化学出版社，２００２．［３］李道霖．电气控制与ｐｌｃ原理及应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．

三、PLC控制系统故障诊断

（一）ＰＬＣ控制系统故障诊断技术的基本原理

ＰＬＣ控制系统故障诊断技术的基本原理是利用ＰＬＣ的逻辑或运算功能，把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想（或正确）状态进行比较，发现它们之间的差异，并检查差异是否在所允许的范围内（包括时间范围和数值范围）。

（二）ＰＬＣ控制系统的故障类型ＰＬＣ本身因为故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：

（１）输入故障，即操作人员的操作失误。（２）传感器故障。（３）执行器故障。

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