PLC過(guò)程控制故障分析與排除

賈仟偉，吳 偉

（1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 日照 276826；2.新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 新泰 271219）

一、PLC故障特點(diǎn)

PLC控制系統(tǒng)故障是指其失去了規(guī)定功能，一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I／O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備包括端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)等。

大多數(shù)有關(guān)PLC的故障是外圍接口信號(hào)故障，所以在維修時(shí)，只要PLC有些部分控制的動(dòng)作正常，都不應(yīng)該懷疑PLC程序。如果通過(guò)診斷確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出，而PLC的物理接口沒(méi)有輸出，則為硬件接口電路故障。另外硬件故障多于軟件故障，大多是由外部信號(hào)不滿足或執(zhí)行元件故障引起，而不是PLC系統(tǒng)的問(wèn)題。

二、PLC故障分析及排除方法

為了便于故障的及時(shí)解決，首先要區(qū)分故障是全局性還是局部性的，如上位機(jī)顯示多處控制元件工作不正常，提示很多報(bào)警信息，這就需要檢查CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊、通信模塊及電源等公共部分。如果是局部性故障可從以下幾方面進(jìn)行分析。

1.根據(jù)上位機(jī)的報(bào)警信息查找故障。PLC控制系統(tǒng)都具有豐富的自診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)立即給出報(bào)警信息，可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位，具有事半功倍的效果，是維修人員排除故障的基本手段和方法。

2.根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障。對(duì)于自動(dòng)控制，其動(dòng)作都是按照一定的順序來(lái)完成的，通過(guò)觀察系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，比較故障和正常時(shí)的情況，即可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障原因。如某水泵需要前后閥門(mén)都要打開(kāi)才能開(kāi)啟，如果管路不通水泵是不能啟動(dòng)的。

3.根據(jù)PLC輸入輸出口狀態(tài)診斷故障。在PLC控制系統(tǒng)中，輸入輸出信號(hào)的傳遞是通過(guò)PLC的I/O模塊實(shí)現(xiàn)的，因此一些故障會(huì)在PLC的I/O接口通道上反映出來(lái)，這個(gè)特點(diǎn)為故障診斷提供了方便。如果不是PLC系統(tǒng)本身的硬件故障，可不必查看程序和有關(guān)電路圖，通過(guò)查詢PLC的I/O接口狀態(tài)，即可找出故障原因。因此要熟悉控制對(duì)象的PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)。

4.通過(guò)PLC程序診斷故障。PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)的絕大部分故障都是通過(guò)PLC程序檢查出來(lái)的。有些故障可在屏幕上直接顯示出報(bào)警原因；有些雖然在屏幕上有報(bào)警信息，但并沒(méi)有直接反映出報(bào)警的原因；還有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是有些動(dòng)作不執(zhí)行。遇到后兩種情況，跟蹤PLC程序的運(yùn)行是確診故障的有效方法。對(duì)于簡(jiǎn)單故障可根據(jù)程序通過(guò)PLC的狀態(tài)顯示信息，監(jiān)視相關(guān)輸人、輸出及標(biāo)志位的狀態(tài)，跟蹤程序的運(yùn)行，而復(fù)雜的故障必須使用編程器來(lái)跟蹤程序的運(yùn)行。如某水泵不工作，檢查發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的PLC輸出端口為0，于是通過(guò)查看程序發(fā)現(xiàn)熱水泵還受到水溫的控制，水溫不夠PLC就沒(méi)有輸出，把水溫升高后故障排除。

當(dāng)然，上述方法只是給出了故障解決的切入點(diǎn)，產(chǎn)生故障的原因很多，所以單純依靠某種方法是不能實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)的，需要多種方法結(jié)合，配合電路、機(jī)械等部分綜合分析。

三、典型故障分析實(shí)例

實(shí)例1：故障現(xiàn)象是供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，突然警報(bào)聲響，上位機(jī)監(jiān)控界面提示“MCC故障”。

根據(jù)上位機(jī)的報(bào)警信息，MCC表示電機(jī)控制盤(pán)。結(jié)合電路圖，發(fā)現(xiàn)所有電機(jī)的空氣開(kāi)關(guān)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)都是串聯(lián)起來(lái)再連接到PLC的輸入點(diǎn)，開(kāi)關(guān)合上后，觸點(diǎn)閉合，任何一個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，都會(huì)提示“MCC故障”，所以分析是電機(jī)控制部分出現(xiàn)了問(wèn)題。為了確定具體是哪個(gè)電機(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題，先從配電室進(jìn)行查找，每個(gè)電氣柜的外面都有黃色指示燈，從電路圖發(fā)現(xiàn)，指示燈是由這個(gè)盤(pán)的所有空氣開(kāi)關(guān)的輔助常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后控制的，任何一個(gè)觸點(diǎn)接通后，都會(huì)使該燈亮。據(jù)此找到黃色指示燈亮的電氣柜，打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)是1號(hào)排水泵電機(jī)空氣開(kāi)關(guān)跳閘，合上運(yùn)行又立即跳閘，判斷是電機(jī)過(guò)載或有短路現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)用搖表檢測(cè)電機(jī)線圈正常，手搖電機(jī)旋轉(zhuǎn)，聽(tīng)到有機(jī)械摩擦的聲音，打開(kāi)水泵后發(fā)現(xiàn)是固定葉輪的螺母脫落，造成電流過(guò)大，導(dǎo)致跳閘，把螺母緊固后故障排除。

實(shí)例2：故障現(xiàn)象是供熱系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥能正常打開(kāi)，無(wú)論手動(dòng)和自動(dòng)均無(wú)問(wèn)題，但關(guān)閉后一直紅綠閃爍，導(dǎo)致出現(xiàn)報(bào)警，但并未對(duì)生產(chǎn)造成影響。

通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)該閥門(mén)能夠正常打開(kāi)和關(guān)閉，所以可以排除機(jī)械問(wèn)題。通過(guò)分析電路發(fā)現(xiàn)，與該閥門(mén)相關(guān)的只有其自帶的限位開(kāi)關(guān)與PLC連接，所以可以初步判斷故障在限位開(kāi)關(guān)或PLC上。由于該閥門(mén)位置較高，檢查較困難，不便檢查限位開(kāi)關(guān)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察PLC的I/O接口狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)閥門(mén)打開(kāi)后接口指示燈亮，關(guān)閉后指示燈滅，即正好與閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。為此得出結(jié)論，問(wèn)題出在閥門(mén)的反饋開(kāi)關(guān)上，該閥門(mén)是個(gè)調(diào)節(jié)閥，應(yīng)該反饋閥門(mén)的關(guān)閉信號(hào)，即關(guān)閉后應(yīng)該反饋+24V信號(hào)，打開(kāi)后反饋0V，而現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)反饋線接到了常開(kāi)觸點(diǎn)上，導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉后沒(méi)有信號(hào)反饋，屏幕顯示紅綠閃爍。由于PLC程序只用到閥門(mén)的關(guān)閉信號(hào)，所以閥門(mén)打開(kāi)后程序并不認(rèn)為反饋出錯(cuò)，閥門(mén)打開(kāi)顯示是正常的，把反饋線接到常閉觸點(diǎn)上后故障排除。