SLC500可編程邏輯控制器故障防范及故障原因的經驗分析

王興松

【摘 要】通過多年廣播發射機SLC500可編程邏輯控制器的維護經驗，總結出故障防范的措施；通過常見故障原因分析，找出問題根源，進行技術改進，有效地減小SLC500可編程邏輯控制器的故障率。

【關 鍵 詞】 SLC500可編程邏輯控制器 死機 PLC

【中圖分類號】F407.4【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0225-01

一、引言

可編程邏輯控制器（簡稱PLC）是一種用于工業生產自動化控制的設備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業環境中使用。然而，盡管PLC可靠性高，抗干擾能力較強，但當工業環境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成機器設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行。

二、PLC故障防范措施

在美國哈里斯公司生產的DX系列中波發射機中，PLC系統采用是羅克韋爾自動化公司的SLC500系列PLC，圖1所示為DX系列中波發射機SLC500系列PLC實物圖。檢修維護DX系列發射機的過程中，時常發生PLC故障導致發射機不能正常工作，查找處理起來比較耗時。總結經驗發現：大部分故障原因與PLC設計安裝密切相關。做好PLC設計安裝能較好地防范PLC故障，主要可以從以下幾個方面來采取措施。

1、工作電源的合理處理。SLC500系列PLC的工作電源常見有兩種：24VDC和220VAC。對于電源引入的電網干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端加裝開關穩壓電源。

2、合理布線。PLC控制線以及PLC的電源線和I/O端接線應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙絞線連接。將PLC的I/O端接線和大功率線分開走線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。PLC的輸入和輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽層，屏蔽層應一端或者兩端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的1/10。

3、PLC應遠離強干擾源。對于大功率廣播發射臺站而言，這個尤其難以做到，一般建議將PLC系統裝置在一個近似屏蔽的機柜內，盡一切可能減少高頻信號對PLC系統的影響。

4、正確安裝I/O端接線。輸入接線一般不要太長；I/O端接線不能用同一根電纜，I/O端接線要分開。

5、正確選擇接地點。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個：為了安全和為了抑制干擾。PLC控制系統的接地包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。若系統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機；模擬地電位的分布干擾將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

三、PLC故障經驗分析

引起SLC可編程邏輯控制器故障原因較多，總的來說，可以分為以下幾類。

1、通電故障。該故障的原因有：電磁干擾；室外雷電；PLC系統接地不合理；輸出為感性負載時沒有接浪涌抑制器；輸入電源故障；CPU模塊存儲器模塊損壞。

2、運行故障。該故障的原因有：電磁干擾；室外雷電；PLC系統接地不合理；輸入電源紋波較大；電源掉電或者擴展框架電源功率不足；PLC梯形圖程序進入死循環。

3、運行切換故障。該故障的原因有：CPU模塊處理器版本與軟件及程序不兼容；程序損壞；電磁干擾；PLC系統接地不良；PLC梯形圖程序設計有問題。

4、I/O故障。該故障的原因有：電磁干擾；室外雷電；PLC系統接地不合理；特殊模塊請求中斷服務，但處理器不支持；處理器I/O驅動程序軟件損壞；電源功率不足。

5、用戶程序指令故障。該故障的原因主要是PLC梯形圖編程時設計缺陷所導致。

可能會使PLC梯形圖程序改變的原因有：極端的環境條件、電磁干擾、接地不合理、接線連接不正確、存在不允許的外界干擾等。如果懷疑存儲器內容有變動，可以與以前存儲在EEPROM模塊中的源程序對照檢查。

四、PLC改進經驗

對于工作在廣播發射臺站的大功率、高頻輻射環境下的SLC500可編程邏輯控制器而言，其工作環境相當惡劣，對其進行針對性地改進顯得尤為重要。

1、對其工作空間進行屏蔽處理。利用銅皮將PLC系統裝置的整個外圍空間的腔體做屏蔽處理，盡最大可能減小高頻輻射對系統中各種信號的影響。

2、完善其接地系統。PLC系統裝置的接地系統主要包括電源模塊的接地和底板與機架的接地。原設計中，SLC500機架與DX發射機的接地主要來自各類排線里的接地引腳，建議在SLC機架與發射機系統接地之間接一根屏蔽編織線。

3、提高其供電質量。原設計中，SLC500可編程邏輯控制器使用電源是分立的+24V非穩壓電源組件，屬于傳統電源，它僅由一個美國Acme電氣公司線性變壓器（500B24HA）、一個橋式整流器（GBPC5002）及一只濾波電解電容器（33000μF/50VDC）組成。這種分立元件組成的非穩壓電源，由于元器件老化或變質，極易出現噪聲大、輸出直流電壓不穩定等毛病。為提高電壓穩定性，減小輸出紋波，選擇市場上主流的開關電源代替+24V非穩壓電源組件。開關電源主要優勢有：⑴內部功率損耗小，轉換效率高，一般可達90%以上；⑵體積小，重量輕；⑶穩壓范圍寬，輸出電壓在一定范圍連續可調；⑷濾波效率大為提高。⑸安全可靠，內部具有各種形式的保護電路，當電源負載出現故障時，能自動切斷電源，保障其功能可靠。

4、加裝風扇，冷卻CPU模塊。原設計中采用SLC系列5/04 CPU模塊，其高速處理速度為0.9ms/k，溫度高，容易受干擾，所以在CPU模塊串口線上加了防干擾磁環，在CPU模塊前面加一個小風扇進行強制風冷。

通過以上技改處理之后，SLC500可編程邏輯控制器故障率大大減少，有利地保障了廣播發射機的安全穩定高效運行。

五、結束語

SLC可編程邏輯控制器是廣播發射機的核心部位，廣大技術人員應認真熟悉其工作原理、維護方法。通過觀察PLC電源模塊、CPU模塊和I/O模塊的面板，能夠定位、診斷出主要故障。對照SLC可編程邏輯控制器用戶手冊和觸摸屏所顯示的故障代碼，利用這些故障診斷指示燈，可以幫助技術人員跟蹤輸入/輸出設備、接線或CPU的故障。