船閘PLC控制系統維護和故障排除

居炳國

摘 要：隨著船閘自動化水平的逐步提高，對自動化控制技術提出了更高的要求。由于PLC控制系統可靠性高，通用性較強，編程容易，使用、維修方便，體積小、功耗低，抗干擾性能力強等優點，被普遍運用到船閘控制系統中，并發揮著十分重要的作用。本文就根據平時工作的實際情況，對PLC控制系統維護與故障排除進行簡單闡述。

關鍵詞：船閘；PLC控制系統；維護；故障排除

如今，自動化、信息化在船閘控制系統中的廣泛應用，船閘電氣控制系統自動化程度愈來愈高，它先后經歷了繼電器順序控制系統，矩陣式控制系統，到如今的PLC控制系統，經過多次的技術革新，船閘電氣控制系統逐步由手動操作向半自動化、自動化、數字集成化、網絡化發展，現在由于PLC 的運用，極大地提高了船閘的運行效率和安全系數。

1 PLC的基本工作原理

PLC對用戶程序的執行過程，是通過處理器的周期循環掃描，并采用集中采樣，集中輸出的方式完成的。當PLC開始運行時，首先清除輸入輸出寄存器狀態表中的原有內容，然后進行自診斷，自檢處理器I/O接口，確認其工作正常后，開始循環掃描，循環掃描分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。

PLC經過三個階段的工作過程，稱為一個掃描周期。完成一個周期后，又重新執行上述過程，掃描周而復始地進行，由于采用周期循環掃描，集中采樣、集中輸出的工作方式，使PLC在運行中的絕大部分時間實質上和外部設備是隔離的，因此大大地提高了系統的抗干擾能力和系統的可靠性。

又由于PLC循環掃描，連續逐條執行程序，即在任一時刻只能執行一條指令，避免了繼電器控制的觸點競爭和時序失配問題。

2 船閘PLC控制系統的維護

現在，船閘上電氣控制系統全都采用PLC控制系統，對其進行日常維護和定期檢查，是確保PLC控制系統正常運行，從而降低故障發生率，延長使用壽命。

1）日常維護。a.每天在日巡查工作中，注意觀察交流電壓的波動情況，嚴禁電壓忽高忽低，使其保持在PLC的工作范圍內。b.經常清除PLC上及其周圍的灰塵，嚴禁灰塵進入PLC內部，以防元器件短路而燒毀PLC模塊。密切關注溫控器的溫度變化。夏季高溫，應對PLC進行通風降溫防止死機，冬季應對其進行保溫，防止超過規定的低溫產生誤動作。c.關于PLC電池。由于存放用程序的隨機存儲器、計數器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護，當鋰電池的電壓下降到一定程度時，PLC上的電壓指示燈亮，提醒用戶注意，需要及時更換電池。

2）定期檢查。PLC是一種工業自動化控制系統，應用到船閘上在可靠性、安全性、抗干擾性等都得到了一定的保證，使用效果良好。但在超高溫或超低溫的工作環境中對PLC的影響還是很大的，所以，通常每半年應對PLC進行定期檢查，使其在規定內的環境下工作。

3 PLC控制系統的故障類型

因為PLC本身的故障可能性極小，系統的故障主要來自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：1）輸入故障，即操作人員的操作失誤。2）傳感器故障。3）執行器故障。4）PLC軟件故障。這些故障都可以用合適的故障診斷方法進行分析和用軟件進行實時監測，對故障進行預報和處理。

4 船閘PLC控制系統故障診斷方法

PLC控制系統故障診斷技術的基本原理是利用PLC的邏輯和運算功能，把連續獲得的被控過程的各種狀態不斷地與所存儲的理想狀態進行比較，發現它們之間的差異是否在所允許的范圍內。因此，作為機電維修人員，必須懂得邏輯電路、電子電路等基礎理論知識，掌握可編程序控制器梯形圖，能夠用組態軟件進行編寫修改程序。并會運用流程方框圖分進行析，查找故障點，從而一步步地排除故障。主要的診斷方法如下：

1）指示燈診斷法。當PLC出現自身故障或外圍設備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發光二極管的亮、滅來查找。2）流程圖診斷法。當PLC系統發生問題時，可以通過現象，根據流程圖找出故障的大方向，逐步找出具體的故障點，然后進行排除。3）萬用表診斷法。對于PLC故障的排除，可以用萬用表檢測，對輸出輸入模塊數據值測量并與正確值進行比較，從而判斷故障點。4）模塊替換法。通過各種檢測，在確保外設以及連線正確的情況下，可以用同型號的PLC模塊進行替換來排除故障。5）工作經驗診斷法。根據以往的工作經驗對相同的故障現象進行處理，這種方法有時能快速排除故障，有時也許會走彎路。最好是把經驗法與其他診斷法相結合，效果會更好。

5 船閘PLC控制系統故障排除

PLC控制系統的故障多種多樣，維修人員要根據具體環境具體情況進行分析，逐步通過故障現象進行邏輯推理判斷找出故障點進行排查。在以上的診斷方法中，本人認為指示燈診斷法對于判斷船閘PLC故障是比較簡單和實用的，現舉例如下：

1）閘門不關?，F為下行程序，即，下閘首左右兩側閘門處于關終位，上下閘首閥門處關終位，上閘首左右兩側閘門處于開終位。現在需要關上閘首左右兩側的閘門，按下關閘門啟動按鈕，左右兩邊的閘門未動作。按照PLC指示燈法進行診斷，通過仔細觀察，發現PLC輸入模塊上不應發光的二極管亮了，經過檢查得知是外設故障，原因是開閥行程開關沒有復位。行程開關搖臂不靈，更換后恢復正常。

2）閘門不開。a.通過PLC診斷法進行診斷，PLC輸入輸出模塊中各種指示正常，各種條件都滿足，從而判斷PLC控制系統正常。經過檢查發現，主電路無動力電。動力空氣開關跳閘，檢查沒有其他故障，重新合閘后正常。b.現為上行程序，下閘首左右兩側閘閥門全部關終，上閘首左右兩側閘門關終，上閘首左右兩側閥門已經開終，閘室內水位已與上游水位齊平，按動開閘門啟動按鈕，閘門不動作。用PLC控制系統診斷法進行診斷，發現PLC輸入模塊水平指示燈不亮，證明無輸入信號，通過萬用表檢測，查得水平限位開關損壞，更換后恢復正常。c.各種條件都滿足要求，經檢查PLC運行正常，水平信號正常顯示，開閘門卻不動作。通過診斷，很快發現PLC模塊上的暫停指示燈發亮，從而輕易地排除了故障。

6 結語

以上是本人近年來在實際工作中對于PLC控制系統維護和故障排除的心得體會，沒有發現PLC控制系統大的故障，遇到的只是PLC外設故障。如果PLC控制系統發生故障，也是多種多樣的，需要機電維修人員去認真分析仔細排查，不斷總結經驗教訓，積累成功的經驗，加強專業知識和技術的學習，才能把工作做得更好。