PLC控制系統故障診斷及處理分析

摘 要：可編程序控制器（以下稱PLC）是一種智能控制儀表，由于其具有良好的可靠性，實時控制和易于配置等控制性能，已被廣泛應用于工業生產過程控制中。在該文中，通過分析PLC控制系統故障分類和診斷處理，為PLC的安全運行提供參考。

關鍵詞：可編程序控制器 控制系統 故障診斷 處理分析

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0068-01

可編程序控制器是一種智能控制儀表，由于其具有良好的可靠性，實時控制和易于配置等控制性能，已被廣泛應用于工業生產過程控制中。由于可編程控制器在越來越多的范圍內被應用，人們對系統的運行可靠性也提出了越來越多的要求。一方面，人們希望由PLC組成的控制系統盡可能少的出現故障，另一方面，又希望在控制系統出現故障后，能用最短的時間診斷和修復系統故障，使系統恢復正常。雖然PLC本身運行較為穩定，出現的故障率也很低，但外部元件，如傳感器和執行器，外部輸入信號設備等，有時候可能會出現故障，比如：軟件會在控制系統運行過程中出現問題。這些故障的出現有時候不但可能使整個系統的正常運行受到影響，有時還會造成較大的經濟損失，更為嚴重的情況是對操作人員的人身安全受到危及。本文通過分析PLC控制系統故障分類和診斷處理，為PLC的安全運行提供參考。

1 PLC控制系統的故障分類

PLC控制系統故障可分為兩類，一是PLC自身出現故障。二是現場控制設備故障。PLC故障系統本身可以細分為CPU單元發生故障，輸入和輸出單元故障和電源故障。從多年的經驗分析，排除PLC控制系統故障，出現問題較多的是現場控制設備，這類故障是PLC控制系統出現問題的首要原因。值得注意是，PLC控制器本身出現故障的機率中占所有故障的10%左右。

如上所述，PLC控制系統自身故障中常見的三類的主要位置有兩種類型，一種是I/O故障，二是電源故障。在操作過程中，I/O端口的PLC控制器是必不可少的，它是實現自動控制的一個先決條件，PLC工作與I/O端口是分不開的。在PLC運行過程中，經常使用I/O端口，所以故障很有可能會出現在此處。PLC需要運行連續運行，電源的電壓和電源的電流產生的合力，都可以對電源造成影響。因此，電源故障是一個常見的故障。

2 故障診斷及處理分析

綜上所述，PLC控制過程中，常見的故障是現場控制設備故障。PLC控制系統中常見的故障主要是電源故障、處理器故障和輸入輸出故障，需要單獨進行描述分析。

2.1 由于誤操作引起故障的診斷與排除

通過詢問操作人員了解操作發生和引起的故障現象。如果確定為操作不當的原因，通過相應操作進行復位，故障排除。由于使用不當而造成故障，常見的比如：公共電源故障時，由于電源裝置長時間的運行，或一個外部電源老化，引起電源供電異常。對于意外或偶然出現的故障、系統運行時間長的引起故障的診斷，可以檢查PLC的故障分布。首先檢查傳感器與檢測開關，執行器和負載是否有故障，并檢查了外部組件的接線和I/O模塊是否均正常，然后檢查I/O模塊是否有故障；最后檢查PLCCPU的是否異常。當檢查PLC自身故障時，對照PLC上CPU模塊和模板的電源指示燈，進行查看PLC運行狀態。

2.2 系統電源故障診斷與排除

如果系統電源指示燈沒有發出異常提醒，如果故障發生在系統5V范圍，則PLC系統應立即停止操作，如果故障發生在高于系統5V的，那么系統輸入或輸出操作無反應，需要其供電設備開始詳細的診斷。首先，檢查電力供電設備，如果設備有電，進行下一步診斷，對電源的電壓進行檢查。如果該電壓不符合對電壓的要求必須被調整。如果電壓達到要求之后，檢測保險絲狀態，如果保險絲燒壞，更換保險絲，如果保險絲沒有燒壞，則對電源線進行檢查，如果電源線沒有問題，就需要更換電源設備。

2.3 系統CPU單元故障診斷與排除

PLC控制系統CPU故障表現為CPU停止工行，不亮CPU工作燈。常見影響CPU正常運行的受外部環境有：（1）電源，噪聲和其它干擾；（2）記憶體磨損；（3）程序丟失或程序錯誤；（4）內部總線短路或配件磨損。

出現問題（1），操作人員進行CPU重啟操或者將電源重新安裝；出現問題（2），更換內存或CPU單元；出現問題（3），如果程序無法正常運行，需對CPU單元程序進行處理，或重新安裝該程序，如果電源被關閉或電源損壞，則需要重新連接電源，進行有效的修復；出現問題（4）則應對整個CPU單元進行更換。

2.4 PLC控制系統輸入輸出故障診斷

輸入和輸出是PLC與外部設備信息交換的通道，工作正常與否，除了與輸入和輸出單元相關，也與外部輸入和輸出元件有關，特別是開關量輸入輸出，往往涉及到外部繼電器。在許多情況下，主要的原因為外部繼電器控制系統發生故障。此外，信號電纜和組件端子，熔斷器等的狀態。當故障的輸入和輸出部分，可以使相應的狀態指示燈I/O模塊，并結合方案設計文件I/O端口來定義和縮小故障的范圍使用。輸入和輸出的故障診斷，最重要的是將模塊自身的問題與現場組件的問題進行區分。輸入故障時，首先檢查相應端口的LED指示燈是否對現場元件有響應（如按鈕，行程開關，繼電器等）。如果輸入設備已被激活，指示燈不亮，下一步應該是檢查輸入端的電壓是否為正常的電壓。如果電壓正確，輸入模塊可以被替換。如果更換模塊不解決問題，連接是正確的，也可能是I/O機架或通信電纜出了問題。輸出發生故障，首先看看輸出設備LED狀態指示燈是否有響應。PC可以用于PLC功能實時監控，以幫助判斷。如果發出的輸出信號，模塊指示燈亮，輸出設備沒有響應，那么應該檢查保險絲和繼電器。如果保險絲完好，繼電器正常，檢查繼電器的電源。電源正常，檢查輸出模塊是正常的。上述步驟不能解決問題，請檢查現場接線。

參考文獻

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