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        控制系統(tǒng)中PLC對(duì)故障診斷的作用

        2014-03-16 05:50:56遼寧輕工職業(yè)學(xué)院
        電子世界 2014年7期
        關(guān)鍵詞:輸出模塊電動(dòng)勢(shì)指示燈

        遼寧輕工職業(yè)學(xué)院 孫 偉

        隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,PLC愈來(lái)愈廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中,它尤其應(yīng)用在工業(yè)的過(guò)程控制中。由于PLC可以節(jié)省控制系統(tǒng)中的低壓電器元件,并且控制邏輯可以更改,再加上PLC工作性能穩(wěn)定,PLC甚至已經(jīng)成為工業(yè)控制系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。但是正因?yàn)镻LC控制系統(tǒng)的重要性,一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障,輕則影響生產(chǎn),重則造成人生安全。筆者針對(duì)PLC本身的功能,分析在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),如何利用PLC進(jìn)行故障診斷。

        一、PLC控制系統(tǒng)故障種類

        PLC控制系統(tǒng)的故障按照發(fā)生的位置主要分為以下幾種:

        (一)PLC本身硬件故障

        PLC工作性能穩(wěn)定,出現(xiàn)自身故障的幾率很少,幾率低于10%,因此當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),首要考慮的是其他部分故障。PLC本身硬件故障的常見故障有:輸入模塊故障、輸出模塊故障和CPU模塊故障。

        1.輸入模塊故障

        輸入模塊故障主要是因?yàn)檩斎腚娐冯娏鬟^(guò)大或因?yàn)檩斎腚娐坊芈分幸驗(yàn)榫€圈的存在造成瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)過(guò)大造成的。

        圖1 出現(xiàn)問(wèn)題的電路

        圖2 改后的電路

        以西門子輸入模塊為例,圖1是plc控制電路中常見的電氣控制邏輯,但是圖1的電路中按下SB1按鈕時(shí),PLC的輸入模塊常被燒毀,主要原因是KM1線圈產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)加在了PLC輸入端子模塊上,將輸入模塊燒壞。我們可以將電氣圖改為圖2所示,雖然僅僅加了個(gè)中間繼電器KA1,但是將KM1的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隔開了,避免了輸入模塊的損壞。

        2.輸出模塊故障

        輸出模塊故障主要是因?yàn)檩敵鲭娐冯娏鬟^(guò)大或短路。以西門子輸出模塊為例,在圖3電路運(yùn)行時(shí)開關(guān)電源模塊和PLC輸出模塊總出故障,檢查后得知KA1繼電器漏電,將220V的電壓流進(jìn)入了24V的電路中,因此損壞了開關(guān)電源模塊和PLC的輸出模塊。更換KA1繼電器后即排除故障。

        圖3 輸出模塊電路

        3.CPU模塊故障

        一般情況下PLC是性能是比較可靠的,CPU模塊出現(xiàn)故障的情況較少,原因也往往是因?yàn)楦蓴_竄入了較大的電流,主要是接地設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題,或者是多回路共地出現(xiàn)了耦合。

        PLC模塊出現(xiàn)了故障,我們可以通過(guò)模塊上的LED指示燈的閃爍觀察是輸入、輸出還是CPU模塊出現(xiàn)了問(wèn)題。

        (二)PLC內(nèi)部邏輯故障

        控制系統(tǒng)的故障也可能是PLC內(nèi)部程序邏輯出現(xiàn)問(wèn)題,當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行期間,邏輯問(wèn)題顯現(xiàn),這個(gè)我們可以將程序?qū)С鲈谟?jì)算機(jī)上,通過(guò)組態(tài)軟件調(diào)試,看看主要是哪里出現(xiàn)問(wèn)題。

        (三)PLC外部硬件故障

        1.輸入外部電路出現(xiàn)故障

        輸入外部電路出現(xiàn)故障可以通過(guò)PLC的LED的指示燈來(lái)檢查是那個(gè)輸入回路出現(xiàn)問(wèn)題。

        2.輸出外部電路出現(xiàn)故障

        輸出外部電路出現(xiàn)故障可以通過(guò)觀察或檢查執(zhí)行元件的動(dòng)作判斷是哪里的問(wèn)題。

        二、控制系統(tǒng)利用PLC排除故障

        我們可以通過(guò)PLC設(shè)備的LED燈的閃爍來(lái)檢查是否是PLC本身出現(xiàn)的問(wèn)題。PLC本身出現(xiàn)問(wèn)題的幾率是很小的。一般情況下,系統(tǒng)的故障往往是系統(tǒng)的傳感器或執(zhí)行元件(繼電器、接觸器等)出現(xiàn)了故障。

        (一)排除輸出電路故障

        觀察PLC輸出繼電器的LED燈的情況,判斷PLC是否有輸出信號(hào),如果有而外部電路沒有執(zhí)行,則需要根據(jù)電氣圖檢查輸出強(qiáng)電部分故障,如果PLC沒發(fā)出輸出信號(hào),則檢查是否是PLC程序問(wèn)題。

        (二)排除PLC輸入電路故障

        觀察PLC輸入繼電器指示燈是否亮是直觀而簡(jiǎn)單的排故障手段,如果指示燈沒亮,則要檢查各輸入電路的開關(guān)等接線問(wèn)題或輸入電路的電源供給問(wèn)題。

        (三)利用好上位機(jī)檢查故障

        利用上位機(jī)檢查PLC的程序運(yùn)行情況,如果發(fā)現(xiàn)是PLC的輸入或輸出端子出現(xiàn)問(wèn)題,可以利用多余端子,并要將程序進(jìn)行相應(yīng)修改,即可正常工作。

        (四)利用PLC的故障自檢功能

        現(xiàn)在的PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題,因此編寫了故障診斷程序。PLC根據(jù)自己的I/O的狀況,并結(jié)合設(shè)備的工作原理,判斷出故障的位置并發(fā)出報(bào)警,維修人員要相信PLC的故障提示。如果我們可以斷定程序有輸出但是PLC的物理地址沒有動(dòng)作,可以認(rèn)為是PLC硬件問(wèn)題,要更換模塊或接口。

        (五)根據(jù)PLC控制系統(tǒng)控制對(duì)象來(lái)進(jìn)行故障診斷

        根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障。以華中世紀(jì)星的數(shù)控車床為例,按下機(jī)床的操作面板上的換刀按鈕,發(fā)現(xiàn)刀架不動(dòng)。檢查數(shù)控機(jī)床的PLC動(dòng)作,發(fā)現(xiàn)PLC的動(dòng)作指示正常,KA4有電,檢查發(fā)現(xiàn)刀架電動(dòng)機(jī)無(wú)電源提供,于是診斷出KM1故障。

        圖4 HNC21T刀架控制回路

        總之,當(dāng)PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,首先要根據(jù)PLC的運(yùn)行情況找出故障點(diǎn),再根據(jù)控制邏輯和檢查工具將故障排除。

        然后借助測(cè)試工具,加上邏輯推理,逐層分析,最終把故障排除。

        [1]王新平,燕紅俠.PLC輸入模塊損壞原因分析及采取的措施[J].煤炭技術(shù),2009(2).

        [2]陳萬(wàn)疆.機(jī)電設(shè)備PLC控制系統(tǒng)故障檢測(cè)技術(shù)的研究[J].華章.2013(9).

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