淺談PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)與維修

摘要：在工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中，由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)可以長期、穩(wěn)定、可靠地工作而得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在技工學(xué)校的電氣類專業(yè)大都開設(shè)了PLC的課程，但PLC課程的教學(xué)內(nèi)容以編程調(diào)試為主，缺少維護(hù)與維修的內(nèi)容。本文理論聯(lián)系實(shí)際，談?wù)凱LC的日常維護(hù)與維修問題。

關(guān)鍵詞：PLC 控制系統(tǒng) 維護(hù) 維修

一、PLC的維護(hù)

在PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于機(jī)械故障和各模塊上元器件的故障，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的異常，甚至危及系統(tǒng)的安全，因此定期對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢查是一項(xiàng)必不可少的重要工作。PLC控制系統(tǒng)需要有一定要求的穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境，一旦工作環(huán)境變化不符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就要及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)處理，以便保證PLC運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)

境下。

PLC控制系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，發(fā)生故障的概率小，同時(shí)PLC 有完善的自診斷功能，輸入／輸出有明顯的指示，而且PLC在線監(jiān)控軟件的監(jiān)控功能很強(qiáng)，所以容易進(jìn)行維修。PLC系統(tǒng)故障多出現(xiàn)在與PLC相連的外部設(shè)備或元器件上，如交流接觸器、繼電器等。

PLC的日常維護(hù)主要有以下幾個(gè)方面：

1.供電電源的檢查

供電電源的質(zhì)量直接影響PLC的可靠性和使用壽命，它也是PLC中故障率較高的部件。

維修人員首先應(yīng)檢查電壓是否在額定電壓的85%～110%，其次要檢查電壓波動(dòng)是否頻繁及電壓波動(dòng)是否過大。頻繁的電壓波動(dòng)會(huì)加快電壓模塊電子元件的老化，電壓波動(dòng)大會(huì)引入諧波干擾，也會(huì)影響電子元件的壽命。為了使電壓穩(wěn)定，系統(tǒng)需要配置安裝穩(wěn)壓電源。對(duì)于使用時(shí)間較長的PLC系統(tǒng)，若經(jīng)常出現(xiàn)程序執(zhí)行錯(cuò)誤故障，維修人員應(yīng)重點(diǎn)檢查供電模塊，提高供電質(zhì)量。

2.運(yùn)行環(huán)境的檢查

影響PLC工作環(huán)境的因素主要有溫度、濕度、粉塵、振動(dòng)和腐蝕等。

一是PLC運(yùn)行環(huán)境溫度為0～55℃。環(huán)境溫度過高將使得PLC內(nèi)部元件性能惡化和故障增加，尤其是CPU會(huì)因“電子遷移”現(xiàn)象的加速而降低PLC的使用壽命。環(huán)境溫度偏低，模擬回路的安全系數(shù)也會(huì)變小，超低溫時(shí)可能引起控制系統(tǒng)動(dòng)作不正常。因此PLC工作系統(tǒng)的控制柜應(yīng)配置風(fēng)扇或者工作在室內(nèi)空調(diào)環(huán)境。控制室夏季空調(diào)溫度保持在26℃±2℃，冬季保持在20℃±2℃，溫度變化幅度每小時(shí)不超過5℃。

二是PLC運(yùn)行環(huán)境的相對(duì)濕度為35%～85%之間，不得有露水凝聚或水的濺射情況發(fā)生，在空氣濕度較大的季節(jié)可以利用空調(diào)進(jìn)行除濕。在濕度較大的環(huán)境中，水分容易通過模塊上的集成芯片金屬表面的缺陷侵入內(nèi)部，引起內(nèi)部元件性能的惡化，使內(nèi)部絕緣性能降低，可能會(huì)因高壓或浪涌電壓而引起短路。而在極其干燥的環(huán)境下，MOS 集成電路則會(huì)因靜電而引起擊穿。

三是定期清掃內(nèi)部灰塵，保證風(fēng)道的暢通和元件的絕緣性能。PLC的電控柜可使用密封式結(jié)構(gòu)，且將電控柜的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口加裝過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)要經(jīng)常清洗，保持清潔，有條件的可使用向控制柜加壓縮空氣的方法，保持機(jī)柜內(nèi)正壓，防止粉塵進(jìn)入。

四是振動(dòng)頻率10～55Hz，振幅小于0.5mm。

五是PLC不應(yīng)受到太陽光直接照射。

六是PLC工作環(huán)境不宜有易燃易爆或腐蝕性氣體。

3.PLC安裝狀態(tài)的檢查

維護(hù)人員檢查安裝固定螺釘是否松動(dòng)，基本單元和擴(kuò)展單元是否安裝牢固，基本單元與擴(kuò)展單元的連接是否完好，各種I／O模塊端子是否松動(dòng)，PLC 通信電纜的連接器是否完全插入并旋緊，外部連接線有無損傷等。

4.PLC內(nèi)部鋰電池的檢查

維護(hù)人員應(yīng)經(jīng)常檢查電源指示燈，發(fā)現(xiàn)電池電量不足應(yīng)及時(shí)更換。PLC的易損元器件主要有鋰電池、熔斷器和繼電器輸出觸點(diǎn)。由于存放用戶程序的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池作為后備電源（鋰電池的壽命大約為5年），當(dāng)鋰電池的電壓下降到一定程度時(shí)，PLC基本單元上電池電壓不足指示燈亮，提示用戶必須在一周內(nèi)更換鋰電池。具體步驟如下：

一是在更換前，應(yīng)先讓PLC充電1min以上，對(duì)存儲(chǔ)器備用電源的電容器充電，當(dāng)鋰電池?cái)嚅_后，該電容可對(duì)PLC作短暫供電，以保護(hù)存儲(chǔ)器中的信息不丟失。

二是斷開PLC的交流電源。

三是打開電池蓋板。

四是快速更換電池，一般不允許超過3min。否則存儲(chǔ)器中的程序?qū)⑾А?/p>

五是蓋上電池蓋板。

二、PLC的試運(yùn)行及維護(hù)檢查

現(xiàn)以三菱FX系列PLC的試運(yùn)行及維護(hù)檢查為例進(jìn)行介紹。

1.初始檢查

一是電源端的錯(cuò)誤連接、直流輸入端和電源端之間的短路或輸出導(dǎo)線的短路都會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞PLC系統(tǒng)。在接通電源之前，應(yīng)檢查電源、接地及輸入／輸出導(dǎo)線的連接情況。

二是如果需要測(cè)試PLC的耐壓值和絕緣電阻，應(yīng)斷開PLC上的輸入／輸出導(dǎo)線和電源電纜，并通過各接線端和接地端中的公共點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

2.程序的寫入及檢查

一是寫入程序。

二是讀程序，確認(rèn)寫入的正確性，并通過外部設(shè)備的程序檢查功能檢查程序的電路和語法是否正確。

三是即使PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，仍可通過編程器或計(jì)算機(jī)軟件操作實(shí)行各輸出的強(qiáng)制ON／OFF功能。

3.運(yùn)行及試驗(yàn)

一是將小蓋板下方的RUN／STOP開關(guān)設(shè)置在RUN時(shí)，PLC開始運(yùn)行。在PLC運(yùn)行期間可改變數(shù)據(jù)寄存器中設(shè)置的數(shù)據(jù)或者強(qiáng)制各輸出點(diǎn)處于通／斷狀態(tài)。

二是運(yùn)行時(shí)可改變定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，此時(shí)掃描時(shí)間延長到20～60ms輸入，中斷的響應(yīng)變慢，但是若用EPROM存儲(chǔ)器卡盒，則無法改變T／C的設(shè)定值。

三、PLC的維修與故障檢查

1.PLC的維修

根據(jù)維修的特點(diǎn)，PLC的維修可分為：

一是外線維修。包括通信總線和I／O所連接的傳感器、繼電器、限位開關(guān)、保護(hù)元件、連接線和變頻器等。

二是PLC的固件維修。包括CPU單元、I／O單元、智能單元、供電模塊的內(nèi)部電路維修。

2.PLC故障檢查

PLC具有一定的自檢能力，而且在系統(tǒng)運(yùn)行周期中都有自診斷處理。當(dāng)系統(tǒng)在工作過程中發(fā)生故障時(shí)，維修人員的一個(gè)很重要的工作就是充分了解故障發(fā)生的過程及現(xiàn)象，分析故障、判斷故障發(fā)生的具體位置，然后再研究故障產(chǎn)生的原因，并排除故障。操作步驟如下：

一是總體檢查。根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障。

二是檢查PLC供電是否正常。若電源指示燈不亮，可檢查供電線路和熔斷器。

三是檢查PLC系統(tǒng)。啟動(dòng)PLC，查看運(yùn)行指示是否正常，有無報(bào)警發(fā)生。通常正在使用的PLC系統(tǒng)很難發(fā)生這種故障。如電源正常，運(yùn)行指示燈不亮，則說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運(yùn)行。

四是I／O模塊的檢查。I／O模塊是CPU與外部控制對(duì)象溝通信息的通道，也是最容易損壞的部分，因此是維修的主要內(nèi)容。

首先檢查I／O模塊供電電壓是否正常。

其次檢測(cè)輸入輸出端口的信號(hào)是否正常。

有輸入輸出信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)端口指示燈顯示是否正常。如指示燈不亮，則屬于固件故障，應(yīng)進(jìn)行固件維修。如有冗余端口，可以通過編程重新定義I／O端口。若用儀表檢測(cè)不到輸入端口應(yīng)有的信號(hào)，但輸出端口有輸出信號(hào)，且所控元器件或設(shè)備不工作，則是外線故障。

輸入輸出是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關(guān)外，還與連接配線、接線端子、熔斷器等元件狀態(tài)有關(guān)。

五是工作環(huán)境的檢查。重點(diǎn)檢查溫度和濕度等。

六是PLC的PE端子一般應(yīng)獨(dú)立接地。

七是固件的維修。當(dāng)確認(rèn)是PLC 固件損壞，最好的辦法是更換新的固件。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆義.可編程控制器實(shí)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

[2]王國海.可編程序控制器及其應(yīng)用，2版.北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007．

（作者單位：河源市高級(jí)技工學(xué)校）