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              PLC控制系統常見故障診斷與處理

              文:朱軍生 張 敏 盧曉峰
               

              摘 要:本文根據PLC的特點,對PLC系統的日常維護和常見故障的診斷及排除進行了較為詳細的論述。
              關鍵詞: PLC 維護;故障;故障診斷

               


               

              1 概述

                  PLC 技術已廣泛應用于各控制領域,它具有其它控制器無可比擬的優點,靈活性、可靠性高、抗干擾能力強,在惡劣的生產環境里,仍然可以正常地工作。作為PLC本身,它的故障發生率非常低,機器無故障時間可達到4萬-5萬小時,具有高度可靠性。但是故障時間長并不等于絕對無故障,使用不當或環境條件惡化,都會增加故障率。而且,PLC并不是單獨工作的,與之相連的有上位機和現場生產控制設備,有的還有模擬屏等,整個構成PLC系統。在這個系統中,往往一出故障就很難判斷究竟是哪一部分引起的。因此技術人員應當做好PLC控制系統日常維護,并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故障。

              2 故障分類及故障分布

                  要快速確診PLC控制系統故障,提高維修效率,就需要了解PLC控制系統故障分類及故障分布。PLC控制系統故障可分為PLC故障和現場生產控制設備故障兩部分。PLC故障又可分為CPU單元故障和I/O單元及電源模塊故障。一般來講PLC具有高度可靠性PLC自身的故障比例僅約為5%,現場控制設備的故障比例約為95%,PLC自身的故障中CPU單元故障占其中的10%,電源在連續工作中,電壓和電流的波動沖擊是不可避免的,而PLC是通過I/O端口與外部聯系的,受到外部各種干擾和故障的影響,所以
              I/O單元及電源模塊故障占其中的90%。可見,PLC系統的故障主要發生在現場控制設備。

              3 故障診斷及處理

              3.1 PLC故障診斷的方法步驟


              (1)發生異常時的識別。發生故障時,為了迅速查出故障原因并予以及時處理,在切斷電源和復位之前,必須識別下述兩點:
              ① 現場設備動作狀態。向運行人員了解現場設備的運行情況。
              ②觀察PLC面板顯示內容。PLC有很強的自診斷能力,當PLC出現自身故障或外圍設備故障,都可用PLC面板上具有的診斷指示功能的發光二極管的亮、滅來查找。并通過編程軟件查看PLC自診斷結果的顯示內容。

              (2)異常狀態的識別。為了識別異常狀態如何變化??梢詫㈤_關從“RUN”位置切換至“STOP”位置,經短暫復位再切換至“RUN”位置開關或保持在“RUN”位置不變,切除PLC電源后再投入運行。經過上述操作后,如果PLC返回初始狀態并能正常運轉,就可判定并不是PLC硬件故障或軟件異常,而是外部原因所致,如噪聲干擾、電源異常等等。

              (3)判斷是否硬件故障。PLC硬件故障具有持續性和重復性。其判斷方法是切斷后再接通PLC電源或復位操作,重新裝載用戶程序,通過幾次重復試驗都發生了相同的故障,則可判定是PLC本身的硬件故障。經過上述操作后,如果故障不能再現,就說明是外部環境干擾或是瞬時停電所致。

              (4)判斷是否程序錯誤。PLC程序錯誤引起的故障具有再現性,可通過編程軟件在線檢查確定。
              (5)判斷是否外部原因。PLC控制系統發生異常時,大多數是PLC外部出了問題。主要檢查的項目如下:
              ① 檢查輸入/輸出設備狀態。
              ② 檢查配線。輸入/輸出配線有可能斷路、短路、接地,也可能與其他導線相碰等。
              ③ 噪聲、浪涌。
              ④ 電源異常。

              (6)故障的產生與外部工作同步。判斷噪聲、瞬時停電等外部原因最有效的方法,就是了解PLC之外生產設備的工作狀態,分析故障現象是否與外部工作狀態同步。若故障現象與被控對象的特定狀態同步發生,說明該故障與被控對象有關。另外故障現象也會與其他生產設備和特定狀態同步發生。

              3.2 PLC常見故障診斷和處理

              (1)電源故障

              電源指示燈不亮, 5V系統本身故障,則PLC整機停止工作,5V以外系統故障,則輸入或輸出不動作,需對供電系統進行診斷。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,如果沒有燒壞, 或更換熔絲后反復燒壞,下一步就是檢查受電線路是否有問題,若受電線路無問題,則應更換電源部件。

              (2)CPU單元故障診斷和處理
               


              (3)輸入單元故障診斷和處理
               


               

              (4)輸出單元故障診斷和處理
               


               

              4 結語
              在實際工作過程中,應詳細了解PLC的結構和工作原理,以及工廠生產工藝和現場設備的情況,充分考慮到對PLC的各種不利因素,定期進行檢查和日常維護,以保證PLC控制系統安全、可靠地運行。

               


              【參考實例】 西門子S7-200PLC的維護檢修要點

              一、維護檢查

              可編程控制器的主要構成元器件是以半導體器件為主體,考慮到環境的影響,隨著使用時間的增長,元器件總是要老化的。因此定期檢修與做好日常維護是非常必要的。需要有一支具有一定技術水平、熟悉設備情況、掌握設備工作原理的檢修隊伍,做好對設備的日常維修。對檢修工作要制定一個制度,按期執行,保證設備運行狀況最優。每臺PLC都有確定的檢修時間,一般以每6個月~1年檢修一次為宜。當外部環境條件較差時,可以根據情況把檢修間隔縮短。PLC定期檢修的內容如表“PLC定期檢修的內容”所示。

               


              二、故障排除
              PLC是一種可靠性、穩定性極高的控制器。只要按照其技術規范安裝和使用,出現故障的概率極低。但是,一旦出現了故障,一定要按表“PLC硬件故障診斷表”所示步驟進行檢查、處理。特別是檢查由于外部設備故障造成的損壞,一定要查清故障原因,待故障排除以后再試運行。

               


               

              【說明書截圖參考】:
               



              三、錯誤代碼
              S7-200的每個錯誤代碼都代表相應的含義,具體代碼,參考西門子《 SIMATIC S7-200 SMART 系統手冊》中的“錯誤代碼”。
              【說明書截圖參考】:

               


               





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