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).