【摘要】故障自診斷是PLC控制系統(tǒng)維護(hù)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，直接關(guān)系著該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。對(duì)于一個(gè)完善的PLC控制程序來(lái)說(shuō)，大約有33%的程序是安全的、可靠的。而PLC控制系統(tǒng)的故障非常復(fù)雜，且比較抽象，為了準(zhǔn)確診斷PLC控制系統(tǒng)的故障，需要完善故障診斷程序設(shè)計(jì)，從而快速、準(zhǔn)確地排除故障。本文將對(duì)PLC控制系統(tǒng)故障的維修方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng)；故障診斷；概述；特征；維修方法

在PLC控制系統(tǒng)中，故障主要來(lái)源于PLC系統(tǒng)外部，如電磁閥、PLC外部輸出元件、接觸器以及限位開(kāi)關(guān)等，出現(xiàn)這些故障后，PLC控制系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)停機(jī)，從而擴(kuò)大了故障診斷范圍。停機(jī)后，維修者對(duì)PLV輸出接線圖進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，無(wú)法快速地找到故障根源。因此，需要不斷改進(jìn)PLC故障檢測(cè)方法，保證PLC穩(wěn)定運(yùn)行。

1.PLC控制系統(tǒng)概述

PLC是可編程序邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，主要應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中，是一種設(shè)計(jì)數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。PLC是通過(guò)可編程序的存儲(chǔ)器，在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行算術(shù)計(jì)算、定時(shí)、邏輯運(yùn)算順序控制以及計(jì)數(shù)等操作口令，通過(guò)模擬式或者數(shù)字式的方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程以及各類型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的控制。PLC可以控制單臺(tái)機(jī)電設(shè)備，也能控制生產(chǎn)流水線。使用者可以根據(jù)工藝具體要求或者生產(chǎn)過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)合理的控制程序，然后再將PLC輸入到編程器中。當(dāng)程序運(yùn)行之后，可以在現(xiàn)場(chǎng)輸入各種信號(hào)，如按鈕、傳感器、行程開(kāi)關(guān)等，按照事先設(shè)定好的程序控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照一定規(guī)律動(dòng)作。

2.PLC控制系統(tǒng)的特征

與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC簡(jiǎn)化了控制線路，同時(shí)還具備在線修改的功能，動(dòng)態(tài)監(jiān)控實(shí)施過(guò)程，便于進(jìn)行電氣維修。PLC采取了微電子技術(shù)，通過(guò)無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成了大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。同時(shí)，還制定了隔離、屏蔽等措施，大大提高了PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.PLC控制系統(tǒng)故障的維修方法

3.1反饋檢測(cè)診斷法

反饋檢測(cè)法主要是檢測(cè)線圈斷線、卡克以及接觸器熔焊等故障。下面以自鎖電路為例進(jìn)行分析。KM1表示反饋輸入信號(hào)，SB1表示啟動(dòng)按鈕，SB2表示停止按鈕。X2是自鎖信號(hào)，如果接觸器發(fā)生線圈斷線或者卡克等故障時(shí)，SB1按住YO得電，SB1松開(kāi)YO失電，不具備自鎖功能，所以當(dāng)接觸器的線圈斷線或是卡克時(shí)，即使接觸器沒(méi)有合上，也不會(huì)出現(xiàn)得電情況。在電路運(yùn)行過(guò)程中，在進(jìn)行KM1熔焊時(shí)，按SB2后，MO馬上得電自鎖，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3.2邏輯錯(cuò)誤故障診斷法

邏輯錯(cuò)誤故障診斷法主要是利用內(nèi)部繼電器信號(hào)、PLC系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系來(lái)診斷故障。行程開(kāi)關(guān)故障檢測(cè)程序。X1是行程開(kāi)關(guān)的起點(diǎn)，X2是快進(jìn)終點(diǎn)，X3是工進(jìn)終點(diǎn)，這三個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)組合機(jī)床滑臺(tái)工作進(jìn)行行程控制。在任何情況下，不能同時(shí)關(guān)閉其中任意兩個(gè)開(kāi)關(guān)，如果有兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)關(guān)閉，則表示出現(xiàn)了行程開(kāi)關(guān)失靈的故障，應(yīng)該停機(jī)檢查。輸出出錯(cuò)檢測(cè)程序。當(dāng)組合機(jī)床滑臺(tái)工作時(shí)，Y1、Y2輸出，Y3不輸出。第一個(gè)邏輯行為檢測(cè)出輸出故障：按照控制要求，Y1、Y2能夠同時(shí)輸出，Y1、Y2、Y3不能同時(shí)輸出。如果Y1、Y2、Y3同時(shí)得電，Y0就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；第二個(gè)邏輯行為是檢測(cè)欠輸出故障：按照控制要求，組合機(jī)床滑臺(tái)在工作時(shí)，當(dāng)Y1、Y2同時(shí)輸出時(shí)，如果出現(xiàn)故障，可能是以下三種原因：第一，Y1、Y2不得電；第二，Y2得電，Y1不得電；第三，Y1得電，Y2不得電。不管出現(xiàn)其中任何一種邏輯關(guān)系，YO都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)使用邏輯錯(cuò)誤故障檢測(cè)法檢測(cè)到故障時(shí)，輸出繼電器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這種方法的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是無(wú)法直觀顯示故障的類型。當(dāng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)后，通過(guò)PLC輸出指示燈或輸入指示燈查找故障類型。

3.3限時(shí)故障檢測(cè)法

機(jī)械設(shè)備在工作循環(huán)過(guò)程中，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的動(dòng)作，如果超出規(guī)定時(shí)間，則認(rèn)為設(shè)備出現(xiàn)故障。因此，當(dāng)被檢測(cè)動(dòng)作開(kāi)始時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，一般定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間高于規(guī)定動(dòng)作時(shí)間，如果定時(shí)器輸入信號(hào)，則表示設(shè)備出現(xiàn)故障，可以通過(guò)信號(hào)檢測(cè)故障。

動(dòng)作超時(shí)故障檢測(cè)電路。規(guī)定的動(dòng)作時(shí)間是6s，定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間是8s。當(dāng)工步動(dòng)作啟動(dòng)時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果工步動(dòng)作在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，其完成信號(hào)就；立即切斷定時(shí)器的輸入，此時(shí)定時(shí)器不輸出，說(shuō)明設(shè)備運(yùn)行良好。如果工步動(dòng)作超時(shí)，定時(shí)器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，隨后繼電器上就會(huì)顯示，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)關(guān)閉工作循環(huán)啟動(dòng)信號(hào)觸點(diǎn)時(shí)，則會(huì)取消報(bào)警信號(hào)。

在采用限時(shí)故障診斷法時(shí)，如果每個(gè)工步都使用占用太多的定時(shí)器，則程序較為復(fù)雜，所以，主要是對(duì)故障率較高的程序進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)監(jiān)控程序較多，而定時(shí)器不夠時(shí)，可以使用階段超時(shí)診斷法，在幾個(gè)相鄰的工步間設(shè)置一個(gè)時(shí)間限值，采用一個(gè)定時(shí)器進(jìn)行監(jiān)控。

3.4首發(fā)故障檢測(cè)法

首發(fā)故障是指控制系統(tǒng)中最先發(fā)生且引發(fā)其他故障發(fā)生的根源。在生產(chǎn)過(guò)程中，如果能夠快速、準(zhǔn)確地找出首發(fā)故障，則降低了故障檢測(cè)的難度，因此，要求控制程序中具備首發(fā)故障自診斷功能。首發(fā)故障檢測(cè)程序的原則是：先定義首發(fā)故障標(biāo)志，如果發(fā)生故障，則在相應(yīng)的首發(fā)故障標(biāo)志前注上“1”，而其他的首發(fā)故障標(biāo)志狀態(tài)不能隨意更改。利用首發(fā)故障標(biāo)志來(lái)檢測(cè)首發(fā)故障。一共設(shè)置了三個(gè)首發(fā)故障，分別命名為X0、X1、X2，其對(duì)應(yīng)的首發(fā)故障報(bào)紙依次為M0、M1、M2.X3表示系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。在初始狀態(tài)時(shí)，沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此時(shí)首發(fā)故障檢測(cè)位都是“0”，故障檢測(cè)位也是“0”，復(fù)位信號(hào)也是“0”.如果發(fā)生故障，M0、M1、M2就會(huì)記錄首發(fā)故障。如果M0的狀態(tài)顯示為“1”，則說(shuō)明X1是首發(fā)故障信號(hào)，如果M1的狀態(tài)顯示是“1”，則說(shuō)明X1是首發(fā)故障信號(hào)， 以此類推，所以利用PLC程序進(jìn)行控制，能夠從眾多同時(shí)發(fā)生的故障中準(zhǔn)確地找出首發(fā)故障，極大地提高了故障診斷效率。

4.總結(jié)

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)具有很高的可靠性，但是外部輸出元件的可靠性較低。目前，PLC控制系統(tǒng)故障檢測(cè)方法主要有反饋檢測(cè)診斷法、邏輯錯(cuò)誤故障診斷法、限時(shí)故障檢測(cè)法和首發(fā)故障檢測(cè)法等方法。采用這些方法，可以提高PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，快速、簡(jiǎn)單地排除故障，所以，這些方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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