淺議可編程控制器系統故障特點及處理

張茜茜

摘 要：對可編程控制器在應用中的故障進行了分類，并詳細闡述了整個可編程控制系統的軟硬故障排查方法。

關鍵詞：可編程控制器；故障；分析處理

1 PLC故障類別

1.1 外部設備故障

外部設備就是與實際過程直接聯系的各種開關、傳感器、執行機構、負載等。這部分設備發生故障，直接影響系統的控制功能。

1.2 系統故障

影響系統運行的全局性故障。系統故障可分為固定性故障和偶然性故障。故障發生后，可重新啟動使系統恢復正常，則可認為是偶然性故障。重新啟動不能恢復而需要更換硬件或軟件，系統才能恢復正常，則可認為是固定故障。

1.3 硬件故障

這類故障主要指系統中的模板（特別是I/O模板）損壞而造成的故障。這類故障一般比較明顯，影響局部。

1.4 軟件故障

軟件本身所包含的錯誤，主要是軟件設計考慮不周，在執行中一旦條件滿足就會引發。在實際工程應用中，由于軟件工作復雜、工作量大，因此軟件錯誤幾乎難以避免。

對于可編程控制器組成的控制系統而言，絕大部分故障屬于上述四類故障。根據這一故障分類，可以幫助分析故障發生的部位和產生的原因。

2 PLC控制系統的故障自診斷

2.1 PLC的自診斷測試

可編程序控制器具有極強的自診斷測試功能。在進行自診斷測試時，要使用診斷調試工具。利用可編程控制器本身所具有的各種功能，自行編制軟件、采取一定措施、結合具體分析確定故障原因。用戶通過程序可以編輯組織塊，來告訴CPU當出現故障時應如何處理，如果相應的故障組織塊OB沒有編程，當出現該故障時，CPU轉到“STOP”狀態。

2.2 PLC控制系統的故障自診斷

任何PLC都具有自診斷功能，當PLC異常時應該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。下面以FX系列PLC為例，來說明根據指示燈狀況以診斷PLC故障原因的方法。

①電源指示（[POWER]LED指示）。當向PLC基本單元供電時，基本單元表面上設置的[POWER]LED指示燈會亮。如果電源合上但[POWER]LED指示燈不亮，請確認電源接線。另外，若同一電源有驅動傳感器等時，請確認有無負載短路或過電流。若不是上述原因，則可能是PLC內混入導電性異物或其他異常情況，使基本單元內的保險絲熔斷，此時可更換保險絲解決；②出錯指示（[EPROR]LED閃爍）當程序語法錯誤（如忘記設定定時器或計數器的常數等），或有異常噪音、導電性異物混入等原因而引起程序內存的內容變化時，[EPROR]LED會閃爍，PLC處于STOP狀態，同時輸出全部變為OFF。在這種情況下，應檢查程序是否有錯，檢查有無導電性異物混入和高強度噪音源。③出錯指示（[EPROR]LED燈亮）。由于PLC內部混入導電性異物或受外部異常噪音的影響，導致CPU失控或運算周期超過200ms，則WDT出錯，[EPROR]LED燈亮，PLC處于STOP，同時輸出全部都變為OFF。此時可進行斷電復位，若PLC恢復正常，請檢查一下有無異常噪音發生源和導電性異物混入的情況。另外，請檢查PLC的接地是否符合要求。檢查過程如果出現[EPROR]LED燈亮→閃爍的變化，請進行程序檢查。如果[EPROR]LED依然一直保持燈亮狀態時，請確認一下程序運算周期是否過長（監視D8012可知最大掃描時間）。如果進行了全部的檢查之后，[EPROR]LED 的燈亮狀態仍不能解除，應考慮PLC內部發生了某種故障，請與廠商聯系。④輸入指示。不管輸入單元的LED燈亮還是滅，檢查輸入信號開關是否確實在ON或OFF狀態。如果輸入開關的額定電流容量過大或由于油侵入等原因，容易產生接觸不良。如果使用光傳感器等輸入設備，由于發光/受光部位粘有污垢等，引起靈敏度變化，有可能不能完全進入“ON”狀態。在比PLC運算周期短的時間內，不能接收到ON和OFF的輸入。如果在輸入端子上外加不同的電壓時，會損壞輸入回路。⑤輸出指示。不管輸出單元的LED燈亮還是滅，如果負載不能進行ON或OFF時，主要是由于過載、負載短路或容量性負載的沖擊電流等，引起繼電器輸出接點粘合，或接點接觸面不好導致接觸不良。

3 故障排除方法

PLC控制系統大多數故障95%在外設，僅有5%發生在PLC本身。而控制器內的故障只占10%，90%發生在I/O模板中。

故障發生時，先利用PLC輸入、輸出指示燈判斷。指示燈亮與否是一個有效而又直觀的檢查和發現故障的手段。外設故障一般發生在繼電器、接觸器；閥門、閘板；開關、限位開關、安全保護、就地和遠控轉換開關；接線盒、接線端子、螺栓螺母處；傳感器、儀表；電源、地線和信號線的噪音等等，排除比較容易。再通過梯形圖進行監控。如軟觸點顯示不同的顏色代表不同的狀態。如果輸入輸出的某端口壞了，可以利用冗余端口，將程序稍作改動，就可以恢復正常運行。判斷控制器內CPU是否出現故障，可以將CPU主板中鋰電池取出，用短接線在CPU與電池正、負極連接處短接放電，從而用戶程序消失，然后再接好鋰電池。再通過編程器，將一個僅有一個語句的用戶軟件傳輸到CPU，這個程序僅有一個，“END”語句。斷開所有的外部I/O控制與掃描、通信等，對CPU進行冷態啟動，如果冷態啟動仍然失敗，只能說明包括CPU在內的主機箱系統的硬件需要再檢查。當冷態啟動正常時，說明主機系統沒有故障。這時可以通過編程器或上位機重新下載用戶程序，再將硬件和軟件一點點地或分片與分區地投入，去尋找故障點。

[參考文獻]

[1]劉美俊.PLC在全自動液壓壓磚機中的應用[J].電氣傳動自動化， 2001，（4）.

[2].MELSEC-FX2系列使用手冊[Z].日本三菱公司，1997。