對鐵路客車PLC控制器的故障診斷研究

謝佳燕

摘要：CKY40型可編程序控制器（PLC）作為鐵路客車空調機組的重要部分，對鐵路客車空調裝置的控制的智能化控制，而鐵路客車實踐運行的過程中，PLC故障時有發生，影響鐵路客車空調裝置使用性能。基于此，本文在概述鐵路客車PLC控制器故障分類的基礎上，對PLC控制器故障分類及故障診斷進行了論述，為鐵路客車空調裝置的穩定運行提供保障。

關鍵詞：鐵路客車；PLC控制器；故障診斷；研究

1 緒論

空調列車作為現代客運的重要組成部分，空調使用性能成了旅客出行所關注的重點。而鐵路客車空調裝置的穩定運行有賴于可靠的電氣控制。但由于傳統的電氣控制電路復雜，所涉及到的電路元件眾多，無形中增加了空調裝置的故障率，提高了空調裝置的檢修保養難度。而PLC控制器的引進，不僅實現了對空調裝置的智能化控制，而且結構相對緊湊，穩定性提高，大大減少了鐵路客車空調裝置的檢修保養難度。而鐵路客車實際運行的過程中，PLC故障時有發生，如5037、5017次列車，在兩年使用中陸續出現故障，影響鐵路客車空調裝置的穩定運行，基于此，本文在概述鐵路客車PLC控制器故障分類的基礎上，對PLC控制器故障分類及故障診斷進行了論述，為鐵路客車空調裝置的穩定運行提供保障。

2 故障分類

2.1 外部故障

PLC外部故障包括傳感器、開關及執行程序等故障，主要與設備本身的構造及功能有關，在實際鐵路客車運行過程中，95%的PLC故障是由設備外故障的導致的，極大的影響到PLC控制器整個系統的工作及控制功能。

2.2 系統故障

系統故障可劃分為固定骨折和偶然故障，其中偶然骨折一般在重啟系統后即可恢復。而固定故障，需在檢查檢查的基礎上，更換某些系統軟件或硬件，以恢復系統功能。這類故障多由系統運行時間過久導致的。此類故障約占PLC故障發生的5%左右，一旦發生此類故障，需要根據詳細檢查，準確定位部件損壞部位，導致損壞可能的原因及損壞出現的時間等。

3 PLC常見故障及診斷分析

3.1 工作過程異常中斷

PLC控制器通常包括三個模塊主控機、擴張模塊及模擬量模塊。每個模塊之間通常通過30針插件連接組成而成，在PLC控制器開始工作階段，工作過程異常中斷，引起空調裝置出現停機、控制故障及無法啟動等。有研究通過檢測發現，三個模塊之間的連接線異常而引起的插件接觸不良時引起PLC控制器工作異常中斷的的原因，但由于插件接線過多，導致準確定位故障的具體位置。基于此，有研究指出通過將三個模塊整合，以增強PLC工作的安全性，減少PLC控制器工作過程中的故障發生率。但需要注意的是，由于三個模塊之間的裝設相互獨立，導致整合過程需細心，預防整合過程中的線路變形。

3.2 PLC死機

鐵路客車PLC控制器在長時間放置后，需要再次運行，雖然PLC運行發光燈顯示正常，但PLC控制器會出現死機。有研究通過對PLC控制器整個工作流程進行了分析發現，PLC按照內部程序輸入、處理、輸出等部分組成。其中內部處理階段，主要進行CPU硬件模塊硬件檢測，通信服務階段，主要進行編程器的檢查。處于待機階段的PLC控制器，僅進行內部處理和通信服務階段的檢測，處于運行狀態的PLC要依照程序流程，進行執行和輸出檢查。PLC死機主要是由于CPU未接到程序命令而引起的待命狀態，可能原因與用戶程序有關，有研究通過編程軟件程序重新輸入PLC，待機狀態解除。通過進一步的分析，可以看出，PLC程序電池長時間不用，電池充電受阻，出現自放電，再加上高溫環境，使得PLC電壓不足，導致用戶程序異常，進而出現死機。

3.3 自動控溫失效

鐵路客車實際運行的過程中，經常會出現各個位置的指示燈顯示正常，而PLC控制器顯示車內位置處于恒溫狀態，使得自動制冷設備不能自控、停機。通常情況下，首先需要檢查電阻溫控模塊，技術的更換溫控模塊，但實際通過更換恒溫模塊發現，PLC控制器顯示溫度仍舊不變，說明其他故障點的存在。

PLC控制器溫度主要是通過模擬模塊輸入、處理而來，為此，需詳細了解模擬工作模塊的工作原理，首先，模擬模塊是通過外部感應器，通過緩慢的過程將模擬相互轉變為PLC控制器內部的數字信號。由于其內部轉換和預處理模塊的存在，使得不同的信號模擬量能夠適時的轉化為數字參數，以便驅動輸出、取用。而模擬信號轉換的過程中，涉及到多路轉換器、多個驅動單元、A/D轉換電路等，通過多路轉換同時接受多個信號，以此判斷模擬信號的虛實，防止接受到不實信號。而A/D轉換器將模擬量數字化。有溫度信號顯示，可以看出信號識別工作正常，通過更換溫控模塊，仍處于恒溫，說明A/D轉換器將信號進行了錯誤的處理，有研究通過對CPU內部進行檢測，發現PLC運行至76步驟時，出現停機，說明空調裝置達到了制冷上限，停止工作。通過更換A/D轉換器，故障徹底解決。

4 小結

空調列車是現代客運的重要形式，空調裝置作為鐵路運輸服務的重要指標，現代人越來越重視鐵路客車空調裝置的運行狀況，PLC控制器的引進，一方面增加了鐵路列車空調裝置運行的穩定性，實現了自動化控制，另外PLC控制器的引進，縮小了空調裝置的結構體積，大大降低了鐵路客車空調裝置的檢修和保養的難度。而鐵路客車實際運行的過程中，PLC故障路線發生，制約了PLC控制器的進一步發展。基于此，本文在概述鐵路客車PLC控制器故障分類的基礎上，對PLC控制器故障分類及故障診斷進行了論述，為鐵路客車空調裝置的穩定運行提供保障。

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