PLC的維護及檢修探討

張仁勇，夏同行，鄭 超，姚 睿

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠，貴州遵義 563000）

0 引言

PLC（Programmable Logic Controller，可編程控制器）憑借其容易擴展、編程簡便、較強的控制功能及較高的可靠性等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是，如果工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，或者是維護保養(yǎng)不當、操作不當、有較多的干擾源等，就會對PLC 的正常運作造成較大影響，使整個控制系統(tǒng)難以正常運轉(zhuǎn)。另外，長時間運行后，也需要對其進行維護與檢修，以保障其能夠持久、安全運作。因此，做好PLC 的維護與檢修工作尤為關(guān)鍵。本文結(jié)合既往的研究內(nèi)容，圍繞一些常見故障，就PLC 的維護與檢修方法進行剖析。

1 PLC 的故障分析與處理

1.1 I/O 的故障與處理分析

對PLC 而言，如果與外部設(shè)備之間實現(xiàn)通暢、高效的信息交流，就需要I/O（Input/Output，輸入/輸出）這一運作通道，而其工作是否正常，不僅與I/O 單元之間有密切關(guān)聯(lián)，還與許多元件的運作狀態(tài)緊密相關(guān)，如保險絲、接線端子及電路配線等。如果發(fā)生I/O 不接通、不關(guān)斷等現(xiàn)象，指示燈顯示異常，或者是I/O 有各種不良現(xiàn)象出現(xiàn)，如ON/OFF 動作不規(guī)則，此時技術(shù)人員需要依據(jù)此些故障的發(fā)生情況，分別對端子螺釘松緊情況、端子板聯(lián)接器接觸、I/O 電源情況、程序中OUT 指令的實際使用情況以及I/O 回路接通過情況等，進行認真、詳細檢查，找出故障點，然后通過對CPU（Central Processing Unit，中央處理器）單元進行更換、將端子板與螺釘擰緊、對I/O 單元進行清掃或更換、更換I/O配線、恢復(fù)額定電壓供電等方法、措施，以排除故障。

1.2 PLC 主機系統(tǒng)的故障與處理

如果PLC 長時間處于高效運作狀態(tài)，此時受電壓、電流的強烈、持續(xù)沖擊以及設(shè)備散熱、所處環(huán)境溫濕度變化和印刷板老化、接插件接觸點氧化、塵埃積累等因素影響，容易發(fā)生主機系統(tǒng)故障情況。需要指出的是，針對PLC 主機系統(tǒng)而言，其在PLC連續(xù)運行時間超過3 年后，最易發(fā)生故障，而且在各種故障當中，最為常見的故障類型為通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障、電源系統(tǒng)故障等。如果發(fā)生PLC 運作異常，難以維持正常工作，或者是電源指示燈滅、面板上其他指示燈顯示異常，再或者是通信聯(lián)絡(luò)等功能難以正常開展等，那么需要技術(shù)人員依據(jù)此些故障的具體情況及特點，分別對通信配線聯(lián)接情況、電源模塊情況、電源供電情況以及工作環(huán)境情況、可擦寫ROM（Read-Only Memory，只讀存儲器）使用情況等，進行嚴格且詳細檢查，從中找出故障的準確位置，找出原因，然后通過各種手段來將之排除，比如：改善PLC運行環(huán)境、對PLC 進行清潔、對通信配線，或者是對通信模塊進行更換、更換電源模塊、恢復(fù)額定供電等。

比如某企業(yè)的溫控室自動取樣站，在實際運行時，突然發(fā)生失靈情況，在現(xiàn)場對PLC 控制柜進行檢查，從中發(fā)現(xiàn)6ES5 304-3UB11PLC 型PLC（SIEMENS SIMAT-IC S5）的CPU 模塊RUN 的指示燈處于不亮狀態(tài)，而STOP 指示燈卻處于常亮狀態(tài)，相關(guān)人員進行了斷電復(fù)位處理，而且還利用CPU 模塊自身的復(fù)位按鈕進行復(fù)位操作，故障均沒有排除。依據(jù)所表現(xiàn)出的具體現(xiàn)象，所得出的結(jié)論為：該故障并非是PLC 運行、通信、外接電源方面的問題，可能是系統(tǒng)程序問題或內(nèi)部模塊發(fā)生故障，基本理由為PLC 的工作方式是周期性循環(huán)掃描，在一個完整的掃描周期當中，其始終按照如下掃描程序來運作：系統(tǒng)自檢→檢測通信→輸入與刷新→用戶程序的執(zhí)行→輸出刷新。如果系統(tǒng)經(jīng)過自檢，從中發(fā)現(xiàn)錯誤，此時，CPU 便會自動進入到指定的安全狀態(tài)，但在當前的錯誤狀態(tài)下，允許詢問并且響應(yīng)。CPU 能夠即刻依據(jù)如下程序來進行操作：①進入到STOP 狀態(tài)；②將系統(tǒng)的STOP指示燈以及致命錯誤燈點亮；③將輸出斷開；④停止CPU 運行；⑤進入到STOP 狀態(tài)，PLC 系統(tǒng)沒有能通過自檢。此PLC 程序在EPROM（Electrical Programmable Read Only Memory，電動程控只讀存儲器）當中被保存，懷疑可能是EPROM 已經(jīng)損壞，將RAM（Random Access Memory，隨機存取存儲器）更換后，對程序進行加載，但故障仍在；最后懷疑可能是鋰電池的問題。對鋰電池實施更換后，RUN 指示燈處于常亮狀態(tài)，提示故障已經(jīng)被排除。

1.3 PLC 程序故障與處理

所謂PLC 程序故障，其實就是PLC 控制程序在實際運行過程中發(fā)生難以正常運轉(zhuǎn)或者是系統(tǒng)控制功能難以達成的一類故障，此類故障便是軟件故障。通常情況下，PLC 受寄存器、計數(shù)器或者定時器的各種常數(shù)沒有能夠正確設(shè)定，或者是之前所設(shè)定的各類參數(shù)發(fā)生改變，再或者是PLC 發(fā)生斷電后，再次連接電源，從而造成各類程序參數(shù)發(fā)生改變。此外，當在設(shè)定PLC 存儲容量時出現(xiàn)差錯或失誤等，均會誘發(fā)PLC 程序故障，發(fā)生此故障后PROGE 燈便會處于持續(xù)閃爍狀態(tài)。針對此情況，相關(guān)技術(shù)人員僅需將正常參數(shù)的各種設(shè)定值或依據(jù)備份程序?qū)⒄_程序給予恢復(fù)，便可排除此類故障。需強調(diào)的是，當向PLC 當中重新輸入備份程序時，程序自身設(shè)置有各類參數(shù)，需要先對程序進行嚴格檢查，然后才能重新設(shè)置參數(shù)。比如某企業(yè)的自動分離流水線，當對流水線上所配置的三菱FX2N-48MT-001 型PLC 進行定期保養(yǎng)與維護之后，將電源連接上，此時PLC 的輸出指示燈并非都亮，但是對于PROGE 燈而言，其呈現(xiàn)為連續(xù)性閃爍狀態(tài)且為紅色。當將電源斷開，并且重新啟動PLC 后，故障仍存在。采用軟件進行診斷，顯示PLC 的錯誤代碼是6402，此時，以PLC使用手冊為參照，對照其中的錯誤代碼，從中證實為參數(shù)錯誤。明確原因后，將PLC 的運行予以停止，基于參數(shù)模式狀態(tài)下，對系統(tǒng)當中的定時器、計數(shù)器進行全面檢查，當發(fā)現(xiàn)計數(shù)器所對應(yīng)的常數(shù)值無問題時，把流水線控制程序重新寫入PLC 當中，對程序當中的各種參數(shù)進行重新設(shè)定，此時故障排除。

2 PLC 維護檢修方法及所需注意事項

2.1 對PLC 開展全面檢查

在日常巡查時，技術(shù)人員首先應(yīng)對控制系統(tǒng)的整體運行環(huán)境進行嚴格檢查，如PLC 的灰塵、濕度、運行溫度等，保持PLC的內(nèi)部始終處于清潔狀態(tài)，且還應(yīng)保證其外部具有良好的工作環(huán)境。其次，對PLC 的電源供電質(zhì)量進行全面檢查，如對電壓波動的次數(shù)、頻率及程度進行檢查與測定，還可根據(jù)現(xiàn)實需要，安裝有穩(wěn)壓作用的電源，延緩其老化，促進設(shè)備整體使用壽命的提升。然后，對PLC 的整個安裝狀態(tài)進行詳細檢查，包含供電模塊、智能單元、CPU 單元、I/O 單元等是否存在松動等情況。最后，對PLC 接線進行檢查，包含輸出接線、輸入接線、通信總線及PLC 接地等環(huán)節(jié)的牢固與否。其中，前兩項需要進行定時檢查，第三項可以每年檢查一次，第四項可以每半年檢查一次。

2.2 借助PLC 自檢與相關(guān)提示進行維修

在大多PLC 的內(nèi)部，均配置有自檢功能，而且當控制系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，會有自動診斷處理這一環(huán)節(jié)。維修人員可以依據(jù)相關(guān)提示，尤其是面板知識燈的當前狀態(tài)，如運行指示、輸入輸出指示等，或者是諸如錯誤代碼等編程軟件提示，對故障的類型及具體位置進行初步判斷，為故障及早處理提供方便。

2.3 用手持編程器排除程序故障

當以PLC 為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)處于實際運行狀態(tài)時，相關(guān)技術(shù)人員能夠借助手持編程器，將程序當前的運行情況讀取出來：一方面可以首先使PLC 返回至STOP 狀態(tài)，對錯誤程序進行修改；另外一方面還可以開啟監(jiān)控程序，使PLC 始終維持在RUN狀態(tài)，并且還能根據(jù)現(xiàn)實需要按動一些裝置按鈕（如開關(guān)按鈕、輸入端按鈕等），查看與之相對應(yīng)的程序當前的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常即刻進行糾正與處理。

2.4 維修人員需始終秉持操作規(guī)范

為了較好地處理PLC 控制系統(tǒng)運作異常故障，維護人員需要做到如下4 個方面：①了解故障的基本現(xiàn)象，知曉故障的整個發(fā)展、發(fā)展過程；②全面、深入分析故障過程，剖析故障的可能誘因；③對故障發(fā)生位置進行判斷；④在保證安全的前提下，采用多種方法將故障排除。

3 結(jié)語

綜上所述，為了保證PLC 系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定、高效、安全的運行狀態(tài)，需要做好其維護與檢修工作，通常可以從I/O、主機系統(tǒng)、運作程序等方面進行故障的分析與處理，保持PLC 的高效與穩(wěn)定，最終達到延長其使用壽命的目的。需要指出的是，在進行維護檢修時，除了要對其進行全面檢查外，還應(yīng)善于借助PLC 自檢與相關(guān)提示來實施維修，用手持編程器將一些典型故障排除。此外，維修人員需要有良好的操作技能，始終按照操作規(guī)范來進行，這樣才能消除隱患與故障，提高PLC 的運行效率與安全。