淺析PLC常見問題及解決方法

杜娟

摘要：PLC是一種由數字運算操作的電子系統，主要是為工業環境的應用而設計開發的。從本質上講，PLC是一種專用計算機，它的結構形式與微機基本相同，由中央處理單元CPU、存儲器、輸入輸出I/O模塊及編程器等組成。PLC的應用分為硬件和軟件部分，因此PLC常見故障也可分為軟件故障和硬件故障兩大類，其中硬件故障占大多數。本文主要針對PLC常見問題及解決方法進行分析和討論。

關鍵詞：PLC；故障；問題；解決方法；

PLC采用一種可用于內部存儲程序的可編程存儲器，執行順序控制、邏輯運算、定時、與算術操作等面向用戶的指令，并可以通過模擬輸入/輸出控制各種類型機械或者生產過程。PLC不僅是一種邏輯電路，還是一種與硬件結合緊密的語言，在半導體領域的應用很廣泛。PLC和其相關的外部設備都應基于容易與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則進行設計。

一、PLC主機系統問題

PLC由于其實用性而受到工業領域的青睞，因此對于PLC技術的研究也日益受到相關企業的重視。PLC主機系統最容易發生故障的地方一般在電源系統和通訊網絡系統，電源在連續工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。通訊及網絡受外部干擾的可能性大，外部環境是造成通訊外部設備故障的最大因素之一。系統總線的損壞主要由于現在PLC多為插件結構，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損耗的原因。所以在系統設計和處理系統故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前PLC的主存儲器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經大大下降。對于PLC主機系統的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環境符合其安裝運行要求；同時在系統維修時，嚴格按照操作規程進行操作，謹防人為的對主機系統造成損害。

二、PLC硬件問題

PLC是運行在工業環境中的控制器，一般而言可靠性比較高，出現故障的概率較低，但是，出現故障也是難以避免的。一般引發故障的原因有很多，故障的后果也有很多種。引發故障的原因雖然我們不能完全控制，但是我們可以通過日常的檢查和定期的維護來消除多種隱患，把故障率降到最低。

（一）元器件損傷與替換

元器件出現損傷會致使PLC控制系統停止工作。遇到這種故障，只需要更換上同樣的元件即可，但是實際工作中，常常一時無法找到同樣元件，這時應采用元器件替換法，將損壞的元器件替換下來。

1.電容器的替換

進行電容器替換時，首先應考慮電容的標稱容量和耐壓，而電容介質材料對替換并無太大影響。在振蕩、定時、帶通濾波等電路的電容器替換時，應嚴格遵守同等容量電容器替換這一原則；在其余電路中，對電容容量的要求均不高，可采用相近容量的電容替換。濾波電容的容量要求更寬一些。電解電容的替換，要注意耐壓正，負極性。

2.電阻器的替換

在數字電路中，通常對電阻阻值范圍的要求不高，因此替換的電阻器只要滿足額定功率的要求即可，一般采用較多的是金屬膜電阻。但是在振蕩、定時等電路中，應采用精密電阻，以使電阻值與元器件精度相適應。

（二）CPU單元故障

常見的CPU單元故障包括：電源（POWER）指示燈異常、錯誤（ERROR）指示燈異常、運行（RUN）指示燈異常。對以上故障進行分析，可能的原因有以下幾方面：電池電量不足；電源電壓不穩定，波動范圍大；CPU線路板上電路或元件故障；存儲器記憶體或電路故障；環境溫度和濕度不達標準等。

1.輸入單元故障

輸入故障有三種常見情況：無輸入信號、輸入信號常有、特定信號沒有或常有。針對上述情況，存在的可能原因有：輸入回路短路或斷路；輸入元件損壞；外部輸入信號接通時間過短；連接器、端子板、接線螺絲損壞或接觸不良。例如，感應開關損壞、形成開關錯位、光傳感器被異物遮擋等。

2.輸出單元故障

輸出單元故障的常見情況有四種：無輸出信號、輸出信號常有、PLC輸出單元有信號而外接器不動作、特定信號沒有或常有。針對上述情況，存在的可能原因有：輸出回路短路或斷路；輸出單元電源故障；輸出端外接電器故障；連接器、接線端子板損壞或接觸不良；噪聲干擾導致的誤動作。

三、PLC干擾及排除問題

現場電磁干擾是PLC控制系統中最常見也是最易影響系統可靠性的因素之一，所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現場干擾的源頭。

（一）干擾源

強電干擾：PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓。

1.柜內干擾：控制柜內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

2.接地系統混亂時的干擾：接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾。

3.PLC系統內部的干擾：主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

4.變頻器干擾：一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導干擾，引起電網電壓畸變，影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設備的正常工作。

（二）主要抗干擾措施

1.電源的合理處理，抑制電網引入的干擾。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串接LC濾波電路。

2.正確選擇接地點，完善接地系統。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。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路，將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地，如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導入地下，不會對人造成傷害。

結束語

隨著PLC應用領域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC也成為其發展的重要因素。PLC作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業控制領域發揮越來越大的作用。PLC系統本身是一個完整的系統，所以在分析故障或處理故障時也要注意系統性，單獨的對某一部分的優化有時并不能提高系統的整體性能。

參考文獻

[1]王俊紅.西門子PLC在工廠應用中常見問題及處理淺談[J].數字技術與應用，2010（04）.

[2]廖洪權.西門子PLC在工廠應用中常見的問題及處理[J].企業技術開發，2014（12）.

[3]王卓為.西門子P L C在打磨線上的應用[J].農業裝備技術，2013（04）.

[4]劉偉.西門子S5系列PLC常見故障診斷[J].設備管理與維修，2001（04）.