概述
    PLC （可編程控制器）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各控制領(lǐng)域锨推，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中铅歼，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點，可靠性高换可、抗干擾能力強(qiáng)椎椰，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境里，仍然可以十分正常地工作沾鳄。作為PLC本身慨飘，它的故障發(fā)生率非常低，但對以PLC為核心的PLC控制系統(tǒng)而言译荞，組成系統(tǒng)的其他外部元器件（如傳感器和執(zhí)行器）瓤的、外部輸入信號和軟件本身，都很可能發(fā)生故障磁椒，從而使整個系統(tǒng)發(fā)生故障堤瘤，有時還會燒壞PLC，使整個系統(tǒng)癱瘓浆熔，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失本辐，甚至危及人的生命安全。所以技術(shù)人員必須熟悉PLC 技術(shù),并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故障矢匾。PLC控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的基本原理是利用PLC的邏輯或運算功能懂崭，把連續(xù)獲得的被控過程的各種狀態(tài)不斷地與所存儲的理想（或正確）狀態(tài)進(jìn)行比較．發(fā)現(xiàn)它們之間的差異，并檢查差異是否在所允許的范圍內(nèi)（包括時間范圍和數(shù)值范圍）区戚。若差異超出了該范圍处淘，則按事先設(shè)定的方式對該差異進(jìn)行譯碼，最后以簡單的挣堪、或較完善的方式給出故障信息報警栈眉。故障診斷的功能包括故障的檢測和判斷及故障的信息輸出。常見的PLC控制系統(tǒng)中豁惨，其故障的情況是多種多樣的榛架。

    PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型
    PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU烂辟、采樣部分唤鳍、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示哨叙。輸入部分包括控制面板和輸入模板恕刘；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器抒倚；CPU作為系統(tǒng)的核心褐着，完成接收數(shù)據(jù)坷澡，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號含蓉；輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板洋访，將輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號，經(jīng)過功放驅(qū)動執(zhí)行器谴餐；大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動執(zhí)行器工作呆抑；通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成岂嗓。
    因為PLC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來自外圍的元部件鹊碍，所以它的故障可分為如下幾種：
    （1）輸入故障厌殉，即操作人員的操作失誤；
    ■傳感器故障侈咕；
    ■執(zhí)行器故障选浅；
    ■PLC軟件故障
    這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實時監(jiān)測庇讥，對故障進(jìn)行預(yù)報和處理尚技。

    PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法
    PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷
    故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來確定故障的部位和原因润沸。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：
    ■是否為使用不當(dāng)引起的故障潭耙，如屬于這類故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型燥箍、發(fā)生部位都宅。常見的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障朦晋、模板安裝故障愧橄、現(xiàn)場操作故障等。
    ■如果不是使用故障周狱，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運行時間較長所引發(fā)的故障瘪期。對于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查扰藕、判斷故障缓苛。首先檢查與實際過程相連的傳感器、檢測開關(guān)邓深、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：最后檢查PLC的CPU是否有故障未桥。
    ■在檢查PLC本身故障時，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈芥备。
    ■采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因冬耿，則可能是系統(tǒng)設(shè)計錯誤舌菜，此時要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計亦镶。

    PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷
    故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設(shè)計的重要方面日月，是提高系統(tǒng)可靠性必須考慮的重要問題。自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因缤骨。不同控制系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容不同爱咬。PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障绊起，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮精拟、滅來查找。
    總體診斷
    根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點的大方向箩晦，逐漸細(xì)化甫蹄，以找出具體故障，如圖2所示淀甘。

    電源故障診斷
    電源燈不亮,需對供電系統(tǒng)進(jìn)行診斷.如果電源燈不亮,首先檢查是否有電,如果有電,則下一步就檢查電源電壓是否合適,不合適就調(diào)整電壓,若電源電壓合適,則下一步就是檢查熔絲是否燒壞,如果燒壞就更換熔絲檢查電源,如果沒有燒壞,下一步就是檢查接線是否有誤,若接線無誤,則應(yīng)更換電源部件.
    運行故障診斷
    電源正常缚粮，運行指示燈不亮，說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運行风镊。檢查流程如圖3所示.

    圖3 運行故障診斷流程圖

    輸入輸出故障診斷
    輸人輸出是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道囊叛，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關(guān)外满颂，還與聯(lián)接配線波笆、接線端子、保險絲等元件狀態(tài)有關(guān)铁厌。
    出現(xiàn)輸入故障時褂苔，首先檢查LED電源指示器是否響應(yīng)現(xiàn)場元件（如按鈕、行程開關(guān)等）惹模。如果輸入器件被激勵（即現(xiàn)場元件已動作）贩贵，而指示器不亮，則下一步就應(yīng)檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值灵妨。若電壓值正確解阅，則可替換輸入模塊。若一個LED邏輯指示器變暗泌霍，而且根據(jù)編程器件監(jiān)視器货抄、處理器未識別輸入，則輸入模塊可能存在故障朱转。如果替換的模塊并未解決問題且連接正確蟹地，則可能是I／O機(jī)架或通信電纜出了問題。
    出現(xiàn)輸出故障時，首先應(yīng)察看輸出設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器怪与。若輸出觸點通電夺刑，模塊指示器變亮，輸出設(shè)備不響應(yīng)分别。那么遍愿，首先應(yīng)檢查保險絲或替換模塊。若保險絲完好耘斩，替換的模塊未能解決問題淌影，則應(yīng)檢查現(xiàn)場接線。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個輸出器被命令接通圈喻，但指示器關(guān)閉权饥，則應(yīng)替換模塊。
    在診斷輸入／輸出故障時梨浑，最佳方法是區(qū)分究竟是模塊自身的問題，還是現(xiàn)場連接上的問題吨肆。如果有電源指示器和邏輯指示器迂儡，模塊故障易于發(fā)現(xiàn)。通常劳仿，先是更換模塊杰打，或測量輸入或輸出端子板兩端電壓測量值正確，模塊不響應(yīng)甜海，則應(yīng)更換模塊搁鞭。若更換后仍無效，則可能是現(xiàn)場連接出問題了饵来。輸出設(shè)備截止恢恼，輸出端間電壓達(dá)到某一預(yù)定值，就表明現(xiàn)場連線有誤胰默。若輸出器受激勵场斑，且LED指示器不亮，則應(yīng)替換模塊牵署。如果不能從I／O模塊中查出問題漏隐，則應(yīng)檢查模塊接插件是否接觸不良或未對準(zhǔn)。最后奴迅，檢查接插件端子有無斷線青责，模塊端子上有無虛焊點。
    指示診斷
     LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場設(shè)備取具、連接和I／O模塊的信息脖隶。大部分輸入／輸出模塊至少有一個指示器。輸入模塊常設(shè)電源指示器，輸出模塊則常設(shè)一個邏輯指示器浩村。
     對于輸入模塊做葵，電源LED顯示表明輸入設(shè)備處于受激勵狀態(tài)，模塊中有一信號存在心墅。該指示器單獨使用不能表明模塊的故障翠墩。邏輯LED顯示表明輸入信號已被輸入電路的邏輯部分識別
。如果邏輯和電源指示器不能同時顯示辖京，則表明模塊不能正確地將輸入信號傳遞給處理器帝匙。輸出模塊的邏輯指示器顯示時，表明模塊的邏輯電路已識別出從處理器來的命令并接通克干。除了邏輯指示器外反狞，一些輸出模塊還有一只保險絲熔斷指示器或電源指示器，或二者兼有讽噪。保險絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護(hù)性保險絲的狀態(tài)跳清；輸出電源指示器顯示時，表明電源已加在負(fù)載上渠吮。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一樣客止，如果不能同時顯示，表明輸出模塊就有故障了僻绸。

    PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)
    日常維護(hù)
    PLC的日常維護(hù)和保養(yǎng)比較簡單巾甲，主要是更換保險絲和鋰電池, 基本沒有其它易損元器件。由于存放用戶程序的隨機(jī)存儲器（RAM）蛀醉、計數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護(hù)悬襟，鋰電池的壽命大約為5年，當(dāng)鋰電池的電壓逐漸降低到一定程度時拯刁，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮脊岳，提示用戶注意有鋰電池所支持的程序還可保留一周左右，必須更換電池垛玻，這是日常維護(hù)的主要內(nèi)容逸绎。
    調(diào)換鋰電池的步驟為：
    ■在拆裝前，應(yīng)先讓PLC通電15秒以上（這樣可使作為存儲器備用電源的電容器充電夭谤，在鋰電池斷開后棺牧，該電容可對PLC做短暫供電，以保護(hù)RAM 中的信息不丟失）朗儒；
    ■斷開PLC的交流電源颊乘；
    ■打開基本單元的電池蓋板；
    ■取下舊電池醉锄，裝上新電池乏悄；
    ■蓋上電池蓋板浙值。
    注意更換電池時間要盡量短，一般不允許超過3分鐘褥辰。如果時間過長构鸭，RAM中的程序?qū)⑾А?br>    此外,應(yīng)注意更換保險絲時要采用指定型號的產(chǎn)品。
    I/O模塊的更換
    若需替換一個模塊力邻，用戶應(yīng)確認(rèn)被安裝的模塊是同類型旬性。有些I/O系統(tǒng)允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源认平。若替換后可解決問題抒崖，但在一相對較短時間后又發(fā)生故障，那么用戶應(yīng)檢查能產(chǎn)生電壓的感性負(fù)載弃净，也許需要從外部抑制其電流尖峰婉烈。如果保險絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限绩罩，或輸出設(shè)備被短路巩蕊。
    PLC的故障診斷是一個十分重要的問題，是保證PLC控制系統(tǒng)正常咽娃、可靠運行的關(guān)鍵塑验。本文對常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實際工作過程中徒溪，應(yīng)充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護(hù)金顿，以保證PLC控制系統(tǒng)安全臊泌、可靠地運行。

（賈榮叢揍拆、王劃一渠概，山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院 ）

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