PLC日常維護(hù)與檢測(cè)方法

朱敬軒

摘 ?要：從PLC可編程控制器的日常教學(xué)和使用中分析總結(jié)出PLC可編程控制器的日常維護(hù)和檢查方法，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行和使用，教學(xué)活動(dòng)順利進(jìn)行。基于機(jī)電一體化專業(yè)、電氣控制專業(yè)的需求，兼顧學(xué)生能夠參加技能大賽的需求，應(yīng)用亞龍YL-235A型機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置和機(jī)電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試設(shè)備，從開展電氣安裝與調(diào)試和機(jī)電一體化理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)踐中獲得文章的教學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：PLC;維護(hù);故障;檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）28-0137-02

Abstract： From the daily teaching and use of PLC programmable controller analysis summed up the PLC programmable controller daily maintenance and inspection methods， to ensure the normal operation and use of equipment， teaching activities smoothly. Based on the demand of the professional mechanical and electrical integration， electrical control， balancing the needs of students to attend skills contest， application of YL-235A electromechanical integration training equipment and electromechanical integration equipment assembly and debugging equipment， electrical installation and debugging and electromechanical integration from the manage real integration teaching practice in teaching and research of this paper.

Keywords： PLC; maintenance; fault; detection

引言

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，中國(guó)制造2025計(jì)劃有力推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程，而PLC可編程控制器則是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制原理技術(shù)、通信科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代工業(yè)控制裝置，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC可編程控制器得到了迅速的發(fā)展，在各行各業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。至今，PLC可編程控制器在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于電力、物聯(lián)網(wǎng)、交通運(yùn)輸、汽車、石油、化工、機(jī)械制造、建材、環(huán)保、文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。而PLC可編程控制器是用于工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化集中控制中使用比例非常高的設(shè)備，例如底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制。通常使用的PLC可編程控制器不需要附加很多外接的硬件設(shè)備，就能在工業(yè)環(huán)境中直接使用。然而，當(dāng)生產(chǎn)過程中遇到非常強(qiáng)電磁干擾、惡劣的極端環(huán)境或安裝過程中使用不當(dāng)?shù)仍颍蜁?huì)干擾程序執(zhí)行結(jié)果或?qū)е逻\(yùn)算出錯(cuò)，因此在日常使用過程中應(yīng)格外注意日常維護(hù)與檢測(cè)。而PLC可編程控制器的控制大致可以從開關(guān)量的邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等幾個(gè)方面應(yīng)用。

1 工作環(huán)境要求

1.1 工作溫度的要求

PLC可編程控制器所允許工作溫度在0～60℃之間，所以在安裝使用時(shí)不能放在大的發(fā)熱元件的附近或下面，并且要求周圍環(huán)境散熱通風(fēng)條件要足夠好。一般室內(nèi)工作溫度要求長(zhǎng)期保持在常溫25℃左右。因?yàn)楣ぷ鳒囟冗^高會(huì)導(dǎo)致PLC可編程控制器內(nèi)部元件性能降低、影響PLC的正常運(yùn)行。特別會(huì)由于CPU的“電子遷移”現(xiàn)象來影響PLC可編程控制器的使用壽命。若溫度偏低，控制系統(tǒng)也不能正常控制，模擬回路的穩(wěn)定性、安全性也會(huì)降低。所以要求使用PLC可編程控制器的場(chǎng)所都要加裝溫度控制系統(tǒng)或者安裝空調(diào)，并注意設(shè)備的日常運(yùn)行檢查。

1.2 工作濕度的要求

為了保證PLC可編程控制器的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)在5%～85%之間。因?yàn)樵谥車h(huán)境濕度較大時(shí)，空氣中的水分可通過PCB板上的導(dǎo)線或IC的金屬表面腐蝕PLC的電路部分，引起電路內(nèi)部元件的接觸不良，使其絕緣性能加速老化;還會(huì)因電離或浪涌電壓而引起短路。在周圍環(huán)境干燥的情況下，會(huì)導(dǎo)致因靜電而擊穿CMOS電路的情況發(fā)生。

1.3 工作環(huán)境的要求

為了保證PLC可編程控制器能夠長(zhǎng)期運(yùn)行使用，應(yīng)該使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)磁、強(qiáng)震、防腐干擾源。當(dāng)工作在周圍有強(qiáng)震干擾時(shí)，必須加裝減震保護(hù)措施，如加裝減震器或減震膠等。當(dāng)周圍環(huán)境有強(qiáng)烈的腐蝕的有害氣體時(shí)，應(yīng)該加裝隔離、過濾保護(hù)。

1.4 工作電源

供電電源質(zhì)量的好壞直接影響著PLC可編程控制器的長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，一般電器設(shè)計(jì)使用時(shí)都滿足額定工作電壓±10%電壓波動(dòng)的影響。因?yàn)殡妷旱念l繁波動(dòng)會(huì)加快電壓模塊電子元件的老化，電源模塊一般都加裝穩(wěn)壓電路。對(duì)于PLC的控制系統(tǒng)，若經(jīng)常出現(xiàn)程序執(zhí)行錯(cuò)誤，應(yīng)首先考慮電壓模塊是否有供電質(zhì)量問題。PLC所使用的電源線都有一定抗干擾的能力，但在要求電源的可靠性、穩(wěn)定性高的場(chǎng)所，必須安裝帶屏蔽層的隔離變壓器來減少設(shè)備與地之間的干擾。而PLC的電源輸入端接AC220V，是為了給PLC提供運(yùn)行電源，PLC輸出電源端口一般為24V，是PLC自帶的電源輸出，CPU電池的電壓正常情況下為3V。若電源有故障，則LED燈會(huì)有顯示，用萬(wàn)用表檢測(cè)后，可確認(rèn)故障點(diǎn)，做出相應(yīng)的處理，如更換電源線或插座或調(diào)整電源范圍。

2 PLC的輸入與輸出

PLC本身具有比較完善的保護(hù)功能，如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境過于惡劣，則很容易造成輸入輸出點(diǎn)的損壞，或?qū)敵龆蓑?qū)動(dòng)的負(fù)載產(chǎn)生干擾。輸入輸出模塊是直接與外部設(shè)備連接的部件，大多數(shù)情況下都是由于外部原因造成的損壞，如果不及時(shí)查明故障原因，對(duì)PLC的危害很大。

從外觀看，PLC可編程控制器有上下兩排依次錯(cuò)開的輸入輸出端的接線端子每一個(gè)端子都有對(duì)應(yīng)的指示燈，看起來像一個(gè)實(shí)體的盒子。如果不看對(duì)應(yīng)的原理圖來檢查故障部分，故障點(diǎn)查找起來非常困難，耗時(shí)也長(zhǎng)。為了方便快捷的解決問題，可根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格圖，標(biāo)清楚PLC可編程控制器的每一個(gè)輸入輸出端，并編寫編號(hào)，寫出每個(gè)端子的名稱或英文縮寫，貼在設(shè)備的控制臺(tái)或控制柜上。有了這張輸入輸出表格圖，對(duì)于了解操作過程或熟悉梯形圖的電氣維護(hù)人員方便展開檢修，即使不帶圖紙，也能輕松應(yīng)對(duì)解決問題。常見的故障點(diǎn)有編號(hào)輸入不通斷、輸入動(dòng)作指示燈不顯示、輸出不通斷、輸出不規(guī)則的通斷、接線端子接觸不良、PLC的接線是否有松動(dòng)等，采取的措施有更換模塊、修改程序、擰緊螺釘、更換保險(xiǎn)絲、采取抗干擾措施。

3 輸入回路的檢測(cè)

輸入回路的故障檢測(cè)主要有主令電器按鈕是否正常接通斷開、終端限位開關(guān)是否起到終端限位保護(hù)作用、線路是否有斷開等情況。故障檢測(cè)：讓PLC處于接通電源的狀態(tài)下（這時(shí)最好在非運(yùn)行狀態(tài)，以防止設(shè)備誤動(dòng)作），PLC對(duì)應(yīng)輸入端與COM端短接，按下啟動(dòng)按鈕或手動(dòng)接通輸入點(diǎn)，啟動(dòng)按鈕所接對(duì)應(yīng)的PLC輸入端指示燈亮，說明線路無故障正常運(yùn)行，若指示燈不亮或錯(cuò)序顯示，則說明線路有故障，可能是啟動(dòng)按鈕損壞、線路接觸不良或者線路有斷線。

假設(shè)啟動(dòng)按鈕無故障正常使用，可用萬(wàn)用表的兩根表筆的其中一根表筆接PLC的輸入端的COM端口上，另外一根表筆接PLC輸入端，若這時(shí)PLC指示燈亮，說明所接線路中有故障點(diǎn);若這時(shí)PLC指示燈不亮，則說明PLC輸入端已經(jīng)損壞。輸入回路的檢測(cè)利用萬(wàn)用表就能直觀檢測(cè)。

4 輸出回路的檢測(cè)

對(duì)于繼電器輸出型PLC輸出回路的檢測(cè)，通常用指示燈的亮與滅來判斷PLC的輸出回路的故障。當(dāng)PLC處于運(yùn)行的情況下，可用低壓驗(yàn)電筆（俗稱電筆）來測(cè)量PLC輸出端。若電筆亮，說明電源、線路正常;若電筆不亮，說明故障點(diǎn)在上一級(jí)。這時(shí)可結(jié)合萬(wàn)用表來檢測(cè)故障。用萬(wàn)用表的一根表筆接輸出COM端子上，另一根接PLC的輸出端上，若外部設(shè)備無反應(yīng)，說明輸出回路有故障。當(dāng)電壓為零或接近零，則說明PLC輸出端正常，故障點(diǎn)在外部設(shè)備上。當(dāng)電壓值較高時(shí)，則說明所測(cè)量的接觸點(diǎn)的接觸電阻大，已損壞。當(dāng)指示燈不亮，但對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備有動(dòng)作，則說明此輸出點(diǎn)因過載或短路已燒壞。這時(shí)應(yīng)把此輸出點(diǎn)的外接線拆下來，再用萬(wàn)用表電阻檔去測(cè)量輸出端與公共端的電阻，若電阻較小，說明此觸點(diǎn)已壞;若電阻無窮大，說明此觸點(diǎn)是好的，應(yīng)是所對(duì)應(yīng)的輸出指示燈已壞。[2]

5 程序邏輯檢測(cè)

目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域使用PLC的越來越多。一般情況下，各種品牌的PLC梯形圖指令都大同小異，如西門子，三菱、國(guó)產(chǎn)歐姆龍等。但對(duì)于要求高的場(chǎng)合，程序則要求用語(yǔ)言表來寫，如西門子S7-300。通常，在編寫梯形圖時(shí)都有中文注釋，以便維護(hù)者閱讀。當(dāng)出現(xiàn)電氣故障時(shí)，可以通過梯形圖提示來逐條修改;或用萬(wàn)用表點(diǎn)測(cè)的方法由故障現(xiàn)象判定故障范圍再通過萬(wàn)用表的測(cè)量確定故障點(diǎn)。

6 PLC可編程控制器自身故障檢測(cè)

通常，PLC在使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性很高，很少出故障，但也有因外部因素導(dǎo)致PLC損壞的情況發(fā)生。PLC的硬件損壞的概率很低，常因短路事故的發(fā)生而損壞，出現(xiàn)硬件故障一般直接采取更換模塊的方式維修。而PLC的輸出繼電器的端點(diǎn)常常會(huì)因外部設(shè)備短路故障或負(fù)載電流過大造成損傷。因此，PLC在使用過程中，遇到的故障點(diǎn)大部分都在外部設(shè)備上，可以利用萬(wàn)用表的電壓檔點(diǎn)測(cè)或歐姆檔斷電檢測(cè)線路的通斷結(jié)合來檢測(cè)電氣故障。

7 PLC的通信控制

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信，使PLC與PLC 之間、PLC與計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠進(jìn)行信息通信的數(shù)據(jù)交換，形成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)集中分散控制。依靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以有效地收集、整理、傳送和管理數(shù)據(jù)。PLC可編程控制器大多數(shù)都采用RS-232接口通信，另外有一些支持內(nèi)置的通信協(xié)議的接口技術(shù)。如西門子S7-200的PPI通信方式。PLC的通信協(xié)議還沒有實(shí)現(xiàn)相互可以互換操作，不像手機(jī)的USB充電線接口已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。IEC國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定了很多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，但每個(gè)PLC廠家均有自己的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。而這對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)來講，標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議很有必要。

8 結(jié)束語(yǔ)

PLC可編程控制器的日常使用維護(hù)是一個(gè)十分重要的問題，是保證PLC控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵。本文只是對(duì)常見問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并給出了相應(yīng)的檢查方法。而在實(shí)際工作應(yīng)用中，還要考慮其他因素對(duì)PLC的影響，做到定期檢查和日常維護(hù)，才能真正保證PLC控制系統(tǒng)的安全、可靠的運(yùn)行工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建，趙金周.電氣設(shè)備安裝與維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽題集[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]姜麗娜，紀(jì)紅，李陸星.電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用課程課證融合與項(xiàng)目教學(xué)教法研究[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2020（06）：112-114.