PLC控制設備的故障維修處理

范必鑫

摘要：本文結合隔離開關閉合速度測試裝置維修實例，闡述了關于基于PLC運動控制設備的故障處理技巧。

關鍵詞：PLC；伺服；運動控制；故障；維修

前言

工業技術的發展，自動化設備中，PLC的應用十分廣泛，隨著時間的推移，自動化設備在其壽命周期里也會出現各種各樣的故障；現如今隨著技術的進步，PLC已發展的越來越可靠，穩定性也越來越高，因此基于PLC控制的設備大部分故障來自外圍硬件，如信號輸入傳感器故障、動作執行模塊故障、電氣線路故障等，較少部分來自PLC本身故障。本文通過隔離開關閉合速度測試裝置的維修實例，介紹一些現場工作中可以運用到的技巧，快速定位判斷故障；以及對故障的處理方法。

1故障定位

本例中故障現象為設備無法移動，且觸摸屏上相關設置參數丟失，設備驗收時未保留相關資料，設備供應廠商倒閉，聯系不到，已無法索取任何資料，只能從控制要求人手，解讀程序，采用先程序再外圍硬件分析處理故障。

因為觸摸屏上運動控制相關參數丟失顯示星號，所以需要先排除是否影響到程序從而導致設備運動控制部分出現問題，所用PLC型號為三菱FX1N-24MT，用GX-DEvELOPER或者GX-w0RK2軟件上傳PLC程序，進入監控模式，看到有數據寄存器是大數值，明顯錯誤，分析程序發現觸摸屏上所需要設置的運動定位參數只與自動運行模式有關，而手動運行模式下，PLC通過發送固定頻率的脈沖信號控制伺服電機正反轉，無需另外設置。

接下來利用手動控制模式驅動伺服電機，進一步判斷故障原因，因為三菱FX1N-24MT只有一個編程口所以無法連接電腦的同時連接觸摸屏操作，因此改動程序，在自動運行部分添加空余的輸入點X14、X15讓其替代觸摸屏上快進、快退按鈕，實現手動模式下的快進和快退，輪流接通X14、X15，觀察發現PLC的輸出點Y0、Y2輸出指示燈有亮，監控程序手動部分確實有執行，監控查看D8140數據寄存器發現有數值變化，據此初步判斷控制器輸出口Y0雖然有指示燈指示輸出但實際并沒有脈沖有輸出，初步判斷故障為硬件輸出點壞，進一步確定輸出點是否損壞，這里提供三個小技巧可以讓維修人員在現場缺少工具的情況下簡單快速的進行判斷晶體管型PLC輸出點是否損壞，a、將一個2-10K的電阻串聯led發光二極管，接在輸出點上，讓輸出點Y輸出，led亮輸出點為好，led不亮輸出點為壞；b、直接將輸出點Y接到輸入點X，讓輸出點Y輸出，看輸入點x是否有輸入，輸入點x有輸入則可以判斷輸出點Y為好，輸入點x無輸入則壞；C、運動控制使用的是高速脈沖輸出，且PLC都有高速計數器可以調用，在沒有示波器的情況下，我們可以將高速脈沖輸出口Y0、Y1接到X0、X1，在程序中對X0、X1用高速計數器（C235-C255）進行計數，即可判斷是否有高速脈沖實際輸出；

經以上判斷，故障定位為PLC高速脈沖輸出口Y0、Y1損壞，導致設備無法移動，且觸摸屏參數丟失自動運行模式不正常。

2故障處理

（1）PlJC高速脈沖輸出口Y0、Y1損壞，本例中雖然只用到一臺伺服電機做單軸運動控制，但因Fx1N的2個高速脈沖輸出口Y0、Y1均損壞，所以無法通過更改程序替換輸出口解決，只能更換10板或者更換整臺PLC，經三菱維修報價更換10板的價格和購買新的機子價格相差不多，所以采用購買新的PLC，又FX1N已停產，只能購買FX3GA替代；FX3GA雖說完美替代FX1N產品，但是需要注意其軟原件地址和接線略有差異，其中軟原件地址所幸原程序中使用的是兩者相同的部分，可以不做處理，只需更改外部接線即可；外部接線更改部分為FX1N輸入端的COM口原來接的是24v電源的OV，而FX3GA輸入端沒有COM口，取而代之的是S/S口，這也是FX3GA的改進之處，根據S/S口接+24V或0V可以選擇輸入信號是漏型還是源型傳感器，因為外部信號輸入部分沒有需要做更改的地方，所以這里我們只需要將FX3GA的S/S口接到24v電源的+24v，輸出部分各個Y口所對應的COM口不做更改仍然串接后接電源的0V。另外FX3GA比FX1N多了一個USB口，該口可以和電腦連接做程序上傳下載監控使用，這樣就可以用RS422口接觸摸屏，USB口接電腦監控程序使得調試的時候變得很方便。

（2）觸摸屏運動控制相關參數丟失，需要設置的參數包括位置基準（P/MM）、一周脈沖（PR/轉）、減速比、絲桿螺距（MM）、速度補償（M/S）、運行距離（MM）。其中位置基準和速度補償可以先設為0，因為這兩個參數是后期微調使用，其余參數需要根據外部硬件查資料確定。伺服電機運動控制需要計算脈沖當量，即單位脈沖移動量，根據脈沖當量即可算出移動對應位移量所需的脈沖，這里通過分析程序可知本例中運動控制主要的兩個參數速度和距離計算公式如下：

速度（脈沖頻率）=（運行速度*-周脈沖*減速比）/絲桿螺距

距離（脈沖數）=（運行距離*-周脈沖*減速比）/絲桿螺距

減速機為BITPASS的HTF80-5-MHMD082，查產品手冊得知減速比為5；絲桿螺距經測量為5，但是是雙紋絲桿，所以絲桿螺距應該設置為5*2=10MM；伺服電機為松下MHMJ082P1S查產品型號為增量式2500P/R，5線制（編碼器分辨率為10000），進入伺服控制器查看運動控制相關參數可得Pr44～Pr4B分別為：2500、0、0、0、0、0、0、600，查使用說明書當Pr45設置為0是編碼器分辨率=P44*4=2500*4=10000，當Pr48、49設置為0時電子分倍頻比率=編碼器分辨率/Pr4B，既每轉所需指令脈沖數=Pr4B=600，所以一周脈沖應該設置為600PR/轉。

更換完PLC，設置好觸摸屏參數后，設備上電，設置運行速度為0.010M/S，運行距離10MM，自動運行狀態下，驗證移動距離和時間與設置匹配，故障處理完成。

3結語

不論是設備安裝調試還是后期的設備維修，在工作現場工具不可能配的很齊全，而諸如1-10K電阻，led發光二極管等是極為常用的電子元器件再者放在工具箱中也不占位置，設備維修要靈活利用現場現有的東西省時省力。