劉紅廣　鮑慶山

摘 要 PLC是一種可編程的存儲器，具有使用方便、較強(qiáng)的抗干擾能力、較好的可靠性，能運(yùn)用于各種復(fù)雜的環(huán)境，在工業(yè)中的應(yīng)用中越來越廣泛。文章主要分析AB PLC在運(yùn)行中常見的故障，探討故障的查找以及解決措施以及其在企業(yè)中的應(yīng)用，以此尋求保障AB PLC高效運(yùn)行的途徑。

關(guān)鍵詞 AB PLC；故障；硬件

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）16-0091-01

PLC是一種控制裝置，在硬件、軟件和工作方式上具有很高的可靠性。通過接地、屏蔽和隔離等硬件方面的抗干擾措施，對模板機(jī)箱和元器件采取了完善的設(shè)計(jì)和選擇。軟件的可靠性主要是通過差錯(cuò)校驗(yàn)、指令復(fù)執(zhí)和數(shù)字濾波來實(shí)現(xiàn)。PLC掃描采用的方式是集中對輸入和輸出進(jìn)行周期循環(huán)掃描，其周期為100 ms到200 ms之間，watchdog更保證了其可靠性。造成PLC故障的原因包括大容量斷路器的投入閉合、接地點(diǎn)出現(xiàn)電位便宜、通訊電纜和信號線存在不良的布線和屏蔽、電網(wǎng)電壓出現(xiàn)的波動(dòng)等。

1 AB PLC常見的故障分析

故障性質(zhì)的不同，有著不同的處理方法和方式。軟件可對通信中斷和參數(shù)溢出等數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，而如果是用戶程序干擾等故障就需要其他器件的輔助來恢復(fù)，發(fā)生器件損壞后需要更換才能恢復(fù)工作。本文主要是以AB公司的SLC 500系列PLC作為對象進(jìn)行故障診斷分析。盡管不同的廠家有著不同的PLC系統(tǒng)故障分類方法，但是其總體原則是一致的，在故障分類上主要考慮產(chǎn)生故障的部件、可恢復(fù)性、PLC的工作過程以及其系列等。

從PLC工作過程方面對故障進(jìn)行分類，主要可分為四種，分別為上電故障、轉(zhuǎn)入運(yùn)行故障、運(yùn)行故障和用戶指令故障。不同的系列和類型的PLC會存在不同的故障碼，在進(jìn)行分析的過程中可參考操作手冊進(jìn)行分析。I/O故障在四個(gè)過程中都有可能出現(xiàn)，所以對其分析應(yīng)單獨(dú)列出。

從可恢復(fù)性來分析故障可分為三類，包括非用戶故障、永久故障和可恢復(fù)故障。造成非用戶故障主要是用戶的程序因各類原因而終止運(yùn)行，PLC系統(tǒng)在出現(xiàn)此類故障后無法運(yùn)行錯(cuò)誤處理子程序，這也會對用戶程序形成破壞。永久故障是指不能恢復(fù)的故障，系統(tǒng)會轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤處理子程序，系統(tǒng)不能對故障碼和故障源進(jìn)行清除。對于出現(xiàn)的可恢復(fù)故障，系統(tǒng)通過錯(cuò)誤處理子程序的執(zhí)行能對故障碼和故障源進(jìn)行清除，以此來恢復(fù)

系統(tǒng)。

2 故障的分析判斷

在系統(tǒng)故障中，出現(xiàn)最多的故障就是上電故障，約占40%～60%，形成的原因主要包括接地、閃點(diǎn)干擾和打底噪聲干擾等，也有可能是因?yàn)殡姵仉妷哼^低、底板驅(qū)動(dòng)能力不兼容以及電源模塊供電不足等因素，在此類干擾下回出現(xiàn)用戶程序丟失，甚至?xí)LC的I/O模塊和電源模塊造成損壞。鑒于PLC的位置處于控制柜內(nèi)部，很少受到空間輻射干擾，系統(tǒng)受到的影響主要來源于信號線、接地線和電源線，在對出現(xiàn)損壞的電源進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)損壞多存在高壓電路側(cè)。在調(diào)查PLC系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，處于成本考慮，接地多和大電源系統(tǒng)相連或接地電阻無法達(dá)到要求。PLC系統(tǒng)受到的接地系統(tǒng)干擾主要包括不同接地點(diǎn)之間分布不均、存在電位差以及形成的環(huán)路電流，在出現(xiàn)雷擊等異常狀況時(shí)會出現(xiàn)更大的地線電流，另一個(gè)導(dǎo)致上電故障的重要原因就是各個(gè)供電回路之間不理想的隔離效果。大型電力設(shè)備的啟停、開關(guān)操作浪涌、電網(wǎng)短路形成的暫態(tài)沖擊以及交流直流傳動(dòng)裝置形成的諧波都會傳輸?shù)絇LC電影原邊，雖然其結(jié)構(gòu)多為隔離電源，但受現(xiàn)今的工藝條件的限制無法達(dá)到理想效果，實(shí)際上，不能形成完全隔離。

轉(zhuǎn)入運(yùn)行故障是可恢復(fù)故障的一種，其形成的主要原因是用戶在未對故障標(biāo)志進(jìn)行清除時(shí)就運(yùn)行PLC，或用戶執(zhí)行的故障處理程序沒有對故障進(jìn)行清除，當(dāng)PLC的配置和用戶配置的存儲器模塊出現(xiàn)相互矛盾或是不兼容時(shí)就容易出現(xiàn)此類故障。過小的電源功率和不符合要求的接地會導(dǎo)致出現(xiàn)各種非用戶故障，如內(nèi)部文件系統(tǒng)和配置文件等。

運(yùn)行故障和指令故障也屬于可恢復(fù)故障，約占故障率的1/4，其形成的主要原因包括：指令發(fā)生中斷請求堆棧溢出；PLC與計(jì)時(shí)器時(shí)間基準(zhǔn)無法兼容，計(jì)數(shù)器的目標(biāo)值為負(fù)；指令（PID、堆棧、高速計(jì)數(shù)、RET、立即輸入輸出、字符串）的運(yùn)行狀態(tài)貨參數(shù)配置無法滿足要求；間接尋址超過了對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件長度，過多的指令行嵌套以及硬件狗超時(shí)等。

多數(shù)情況下，I/P故障為可恢復(fù)故障，在干擾和擾動(dòng)的影響下，主程序會發(fā)生卡殼，使得I/O模塊的配位文件出現(xiàn)丟失或是移動(dòng)，而無法進(jìn)行工作，插入模塊會發(fā)出自復(fù)位信號，或是出現(xiàn)插槽未配置的情況等，在硬件中斷故障發(fā)生后，模塊中的G文件、M1文件和M2文件無法匹配，而不能被CPU讀取等都會導(dǎo)致此類故障。

3 故障的處理方法探討

在PLC故障診斷技術(shù)中，發(fā)生特定故障為非用戶故障時(shí)，主程序會被中斷而轉(zhuǎn)入故障處理子程序。PLC一般不運(yùn)行故障處理程序，只是在出現(xiàn)可恢復(fù)性故障和永久故障時(shí)才會運(yùn)行。在PLC 出現(xiàn)永久故障后就會將用戶主程序終止，轉(zhuǎn)入執(zhí)行一次用戶故障處理子程序來清楚故障。當(dāng)可恢復(fù)故障被PLC程序捕捉到以后就會暫停主程序，轉(zhuǎn)而運(yùn)行故障處理子程序，在此過程達(dá)到效果后再轉(zhuǎn)入主程序。當(dāng)運(yùn)行完所有的指令還不能對故障進(jìn)行完全清除，PLC則會繼續(xù)維持故障，也不會執(zhí)行用戶主程序。

1）上電故障的處理方法。該故障屬于非用戶故障，對其處理通常方法是采取隔離變壓器，進(jìn)行二級過壓保護(hù)，對器件進(jìn)行更換，采用UPS供電；通過自動(dòng)裝載功能的應(yīng)用，在無法恢復(fù)系統(tǒng)情況下，對用戶程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)重新裝載來實(shí)現(xiàn)

運(yùn)行。

2）可恢復(fù)性故障的處理方法。當(dāng)出現(xiàn)可恢復(fù)性故障后，PLC系統(tǒng)會將主程序中斷，轉(zhuǎn)而運(yùn)行錯(cuò)誤處理子程序，如果故障標(biāo)志和故障源能在錯(cuò)誤處理子程序中得到清除，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入主程序繼續(xù)執(zhí)行。如果故障無法得到清除，PLC系統(tǒng)就不會再運(yùn)行主程序而顯示出故障狀態(tài)。因此，用戶需要通過對故障碼分析，在錯(cuò)誤處理子程序中進(jìn)行對應(yīng)的處理。當(dāng)程序進(jìn)行模擬器的計(jì)算、表達(dá)式、定時(shí)器以及計(jì)數(shù)器等操作是需要對溢出的錯(cuò)誤情況進(jìn)行關(guān)注，作出及時(shí)的處理。

3）其他故障的處理方法。當(dāng)永久故障發(fā)生后，主程序會被停止而轉(zhuǎn)入執(zhí)行故障處理子程序，所以，故障處理子程序能檢測該類故障，將系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)裝入數(shù)據(jù)包，通過MSG指令向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送，以此來運(yùn)行備用PLC系統(tǒng)，或是對其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通知來保證系統(tǒng)的可靠。

I/O故障的發(fā)生使得用戶舍棄故障的通道和模塊，系統(tǒng)的運(yùn)行處于最小化。根據(jù)警報(bào)提示，操作人員可發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的模塊并進(jìn)行更換，在處理完故障源和故障模塊后就可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。模擬量模塊將輸入信號進(jìn)行電流和電壓設(shè)定的過程是在線進(jìn)行，故障發(fā)生后，程序會對信號的范圍、限制以及正確與否進(jìn)行排查，可對操作系統(tǒng)和控制字符之間的兼容性進(jìn)行控制。

用戶可在具體的系統(tǒng)內(nèi)定義特定的錯(cuò)誤，在出現(xiàn)錯(cuò)誤后，用戶程序在不停止執(zhí)行的情況下發(fā)出警報(bào)來對操作人員進(jìn)行提示。此類故障主要是反映各類工作狀態(tài)、操作情況、參數(shù)設(shè)定是否合理正常。

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