汽車生產線PLC電控設備的維護探析

孫曉琳　趙劍

摘 要：可編程序控制器（PLC）是一種新型和通用的自動控制裝置，但不同品牌的PLC梯形圖表述方式有所差別。針對看不懂梯形圖的購買者和不會對PLC進行編程的電氣維護人員，文章闡述了由PLC控制的各種電氣設備的維護與保養方法。指出PLC處理復雜控制系統的能力遠遠超過繼電器，而且PLC電控設備比繼電器電控設備的養護方法更容易。

關鍵詞：汽車生產線；可編程序控制器；PLC梯形圖；繼電器；電氣設備

可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發展起來的一種新型和通用的自動控制裝置。維護PLC控制系統的電氣設備，往往比維護和修理繼電器與接觸器組成的控制系統更容易。但事先必須完整記錄一個生產過程，即PLC輸入與輸出各個LED指示燈的運行狀態。一旦電氣控制系統出現故障，就利用記錄的各個LED指示燈的運行狀態，與電控圖紙結合來判斷PLC控制系統哪個環節出了問題。

1 PLC電控設備在汽車生產線的應用現狀所有有版權所有

汽車工業最早發展時使用大量的人力、物力，生產效率不高，隨著控制理論的不斷發展現代汽車生產線多采用自動控制機器人或半自動控制裝置，實現了大批量生產，同時質量也得到了良好的控制，極大地促進了現代汽車工業的不斷發展。隨著汽車保有量不斷增加，汽車工業領域前景更加廣闊，這也促進了在生產過程中不斷采用先進的工業技術與控制技術。在汽車的車橋焊接生產中，采用PLC為控制中心，通過與計算機網絡技術的結合，可以有效對生產過程中的參數進行更改，以滿足消費者不斷增長的多樣化需求，從而贏得更多的市場份額，創造更好的市場效益。汽車生產過程中，使用到的材料與技術較為復雜與分散，每一個工序環節都獨立進行，有必要進行分布式控制，這樣，不但實現對單臺設備的獨立操作控制，更能夠對生產線的整體進行有效控制，及時查找問題點，從而避免生產線的設備問題造成生產效率受到影響。

2 汽車生產線PLC電控設備故障排查案例

在某條汽車生產線上，約100米長度的線體上分布著17個控制盒，在每一個控制盒上都會有急停、放行與手動控制相關的指示類。所有的設備間的急停按鈕相互串聯，從而對小型繼電器進行有效控制吸合。在分別把手/自動開關放在自動位置或手動位置后，相關的模塊與指示燈分別呈現出不同的顯示方式。在PLC的輸出端，模塊系統啟動之前均不會熟視亮，而如果其中的任意一個急停按鈕按下時，則會有其中的一個控制指示燈發生亮起，當此燈熄滅時，系統將會恢復啟動，同樣在運行停止時也會有相關的指示燈亮起。當維修人員發現故障時，把第一個手動開關放到自動位置，其他的工序都按放行，系統不啟動，就需要對PLC的輸入模塊進行檢查，如果指示燈不亮，則說明開關或線路存在故障。系統啟動后運行的速度過慢，則需要對PLC的輸出端進行檢查，相關指示燈亮時，需要更換繼電器后運行速度良好。PLC的輸出與輸出相關的指示燈表達著運行狀態，通過視頻對PLC控制系統的各個指示燈進行記錄對于后續原因分析非常有幫助。

3 PLC控制系統日常維護

PLC系統應定期保養，PLC所使用的部件使用壽命是有限的，如：輸出繼電器的機械壽命是90-450萬次，鏗電池壽命為1-3年，電解電容壽命為3-5年。因此應該建立系統的設備檔案。如：設備一欄表、程序清單、說明書、各種圖紙及維修運行記錄，對故障現象和維修情況進行記錄，為以后再出現類似問題提供解決方法。設備和線路的保養和檢查方法如下。

（1）更換PLC有關部件（如供電電源的熔斷器和鏗電池）時，必須停止對PLC供電。（2）對PLC的檢查。檢查PLC的工作環境，如：環境溫度、供電電壓及粉塵；檢查PLC各個模塊的運行情況、電解電容和鏗電池的使用時間；檢查安裝在PLC上的各種接插件是否接觸良好。（3）對一次檢出元件的檢查。系統的輸入信號來自現場的一次檢出元件，對模擬量的檢出，有時需要用變送器進行信號轉換。對一次檢出元件，除了在現場進行外觀檢查和檢測開關信號的變化狀態外，還應根據產品的使用壽命定期更換。（4）檢查連接電纜是否被外力損壞或受高溫環境影響而老化，檢查接線端子的接頭是否可靠緊固，尤其是安裝在有振動或易被氧化的場所時，更應定期檢查和緊固。（5）在定期檢查中，對系統各部件進行清潔很重要。灰、粉塵在一定的環境條件下會造成接觸不良，絕緣性能下降；工作和檢修時切下來的導線會造成部件短路。所以在清掃時，要防止雜物進入PLC的通風口，可采用吸塵器進行打掃。

特別說明的是一定要維持PLC梯形圖程序的電池電量夠用。當出現電池虧電時，三菱、AB公司PLC的BATT指示燈LED亮，歐姆龍的ALMLED燈亮，松下PLC面板上指示燈“ERR”亮，這時應抓緊時間與供貨商聯系，必須更換專用電池，否則易造成PLC內部程序丟失。不同品牌的PLC更換電池方法有所差別，如：OMRON公司CPM2AH-40CD-A（N1875）的PLC更換電池時間在5min之內；AB公司CompactLogixL32E的PLC在沒有程序備份情況下，必須買一張記憶卡，按要求插在PLC預留插槽內，然后才能更換電池。電池的壽命取決于電池是否長時間充電，最好在設備停用時只對PLC供電，將其他電氣設備的電源關掉。這樣可使PLC電池壽命保持10年以上，以免PLC的程序丟失。

4 PLC控制系統干擾問題解決辦法

由于環境因素或使用時間問題，PLC電控設備很容易受到干擾，而這種干擾形成的參數差異在維修、維護與故障排查時很難查出，造成了大量的時間浪費。所以需要提前做好PLC控制系統的抗干擾問題。在PLC電控設備附近有大電流、大電壓經過或變化時，經常會導致PLC內部的程序發生變動，影響生產穩定性。PLC控制系統還容易受到輻射干擾，一部分是由于外界的雷電、無線電廣播導致的輻射干擾，另一部分是內部的信號電纜造成的相互干擾問題。所以首先要對PLC設備的輸入電源進行穩定處理，避免出現過大的電壓變化，導致系統故障，另外在選擇電纜時，要高質量的屏蔽電纜，降低動力線產生的電磁干擾。正確選擇PLC設備的接地點，完善接地系統，通過多種方式的接地方式，有效化解過高電壓造成的PLC外殼帶電問題。

5 結束語

經過對大量故障分析表明，系統的故障絕大多數來自一次檢出元件和最終執行元件，如：中間繼電器的觸點和線圈等故障。如果電氣維護人員參與購買和驗收PLC控制的電氣控制設備，一定要要求供貨方提供PLC梯形圖的電子版及數據線，以防梯形圖丟失。

參考文獻

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