Omron PLC控制系統(tǒng)故障分析與排除

譚 達(dá)

廣東省湛江市湛江港（集團(tuán))股份有限公司一分公司，廣東 湛江 524019

PLC目前在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛，筆者所在工作單位就將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用在灌包機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)作中，由于其方便設(shè)置、控制和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理人員的工作量。但也因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境條件惡劣，各種外在因素的影響，PLC系統(tǒng)也存在各種故障頻發(fā)的現(xiàn)象，在此，筆者總結(jié)數(shù)年來維修PLC控制系統(tǒng)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望能對(duì)讀者有所幫助。

1 故障特點(diǎn)

我們可以將整個(gè)生產(chǎn)線上的設(shè)備分為PLC控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備兩部分，前者包括我們常說的CPU（中央處理器）模塊、電源模塊、輸入輸出模塊和相關(guān)的開關(guān)電源、濾波器等等，后者則有我們常見的工業(yè)電氣設(shè)備如斷路器、接觸器、電磁閥、電動(dòng)機(jī)等等。當(dāng)整個(gè)生產(chǎn)線出現(xiàn)故障時(shí)，我們首先要區(qū)分出是PLC控制系統(tǒng)的故障還是外圍控制設(shè)備部分的故障，這樣才能更準(zhǔn)確地對(duì)癥下藥。

PLC系統(tǒng)由于其集成度高，集成元件較精密，對(duì)工作電壓的要求也比較嚴(yán)格，如筆者所使用的MORON CQM1H系列PLC的工作電壓分外圍控制220V和內(nèi)部控制24V兩種，當(dāng)PLC連續(xù)工作時(shí)，其工作電壓或電流如果發(fā)生波動(dòng)，肯定會(huì)對(duì)PLC的工作穩(wěn)定性造成影響，而且PLC所連接的電磁閥、控制顯示儀等部件都是在比較惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下運(yùn)行，往往會(huì)有散熱、水汽甚至腐蝕等因素，外圍部件一旦受到以上因素影響發(fā)生短路等情況，瞬間過大的電流或電壓會(huì)輕易損壞所連接的PLC部件，所以，外圍連接部件的損壞是造成PLC控制系統(tǒng)故障的最可能因素之一。

除了電壓或電流的變化會(huì)造成PLC核心部件的的損壞，頻繁拆裝PLC模塊也會(huì)造成接口印刷板處的鍍銅層磨損。CQM1H PLC有多個(gè)輸入輸出模塊，當(dāng)排障或檢查的時(shí)候往往需要多次拆裝，因此總會(huì)造成接口鍍銅層的磨損，即使在正常工作的情況下，外圍環(huán)境濕度變化的影響也會(huì)導(dǎo)致鍍銅接口氧化，這也會(huì)造成PLC系統(tǒng)損耗。尤其我們單位作業(yè)物料以化肥和硫磺為主，對(duì)PLC的內(nèi)在元件和線路腐蝕較嚴(yán)重，所以在處理故障的時(shí)候要考慮到溫度、物料、潮濕等因素對(duì)設(shè)備的破壞。雖然目前PLC廠家在生產(chǎn)的時(shí)候已經(jīng)對(duì)PLC元件本身做了一些簡(jiǎn)單必要的防腐蝕處理，如在重要芯片上加樹脂層保護(hù)，所以PLC自身壽命已大大提高，在正常、良好的工作環(huán)境下，一般不會(huì)出現(xiàn)頻繁故障。所以，在大多數(shù)的的情況下，PLC的故障都是外圍連接設(shè)備信號(hào)故障，在遇到PLC生產(chǎn)線設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)先對(duì)PLC核心的部件如中央處理器模塊、輸入輸出模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢測(cè)和確認(rèn)，然后進(jìn)行外圍連接部件的故障排除。

2 故障分析及排除方法

如本人在前面所說，先判斷故障是屬于PLC控制系統(tǒng)部分還是外圍控制設(shè)備部分，如果PLC運(yùn)行時(shí)的指示燈多處顯示不正常，并且?guī)в袌?bào)警信息（ERR/ALM燈常亮），基本可以確定是PLC控制系統(tǒng)內(nèi)的故障，這就需要檢查CPU模塊、輸入輸出模塊及電源模塊等公共部分。如果是局部性故障可從以下幾方面進(jìn)行分析：

1）利用OMRON PLC的連線檢測(cè)功能，用手提電腦連接PLC，運(yùn)行CX-Programmer軟件并對(duì)PLC進(jìn)行連線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在運(yùn)行過程中如果PLC發(fā)生故障，軟件就會(huì)顯示的報(bào)警信息，根據(jù)梯形圖顯示的運(yùn)行順序可以查找故障點(diǎn)。作為PLC的維護(hù)人員，應(yīng)能熟練掌握PLC控制系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)給出的報(bào)警信息，能迅速、準(zhǔn)確地查找并確定故障點(diǎn)；

2）根據(jù)PLC運(yùn)行程序的步驟順序診斷故障。每個(gè)PLC系統(tǒng)都有自己的專屬程序，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行步驟都是按照程序所設(shè)定的順序來完成的，通過整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過程，對(duì)比異常點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)和正常運(yùn)行時(shí)的情況，可判斷出故障點(diǎn)所在，找出故障原因；

3）根據(jù)模塊指示燈的狀態(tài)查找狀態(tài)。PLC系統(tǒng)的各種信號(hào)和指令都是通過CPU模塊處理，再通過輸入輸出模塊進(jìn)行，因此當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)點(diǎn)短路或開路時(shí)，一些故障會(huì)在PLC的指示燈上反映出來，這個(gè)特點(diǎn)為故障診斷提供了方便。例如OC221輸出模塊連接電磁閥，如果某個(gè)電磁閥的線圈短路接通，在程序運(yùn)行到這一步的時(shí)候，OC221上對(duì)應(yīng)這個(gè)電磁閥的指示燈就會(huì)常亮，維修人員就可以根據(jù)這個(gè)特征來查找出這個(gè)損壞的電磁閥線圈。

以上方法只是給出一些查找故障點(diǎn)的思路，引發(fā)PLC系統(tǒng)故障的原因有很多，維修人員不能單純依靠某種方法進(jìn)行故障檢測(cè)，在實(shí)際的工作中需要靈活結(jié)合多種方法，再配合電氣和機(jī)械部分進(jìn)行綜合分析。

3 Omron PLC系統(tǒng)常見故障

在實(shí)際的使用過程中，筆者發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)中主要是輸入、輸出模塊和CPU模塊較常發(fā)生故障，所以也著重說說3個(gè)點(diǎn)的常見故障。

3.1 常見的輸入輸出模塊故障主要有以下3種現(xiàn)象

1）輸入信號(hào)常有；2）無輸入信號(hào)；3）特定點(diǎn)信號(hào)常有或無。

導(dǎo)致以上故障現(xiàn)象的可能原因：1）模塊元件損壞；2）運(yùn)行回路中有短路、開路現(xiàn)象，如某個(gè)點(diǎn)的接觸器燒毀；3）各個(gè)連接段如螺絲、接線端子接觸不良；

故障舉例：行程開關(guān)錯(cuò)位，接觸器損壞，外接熔斷器燒斷，發(fā)生短路引發(fā)沖擊電流過大導(dǎo)致繼電器粘合，接點(diǎn)銹蝕導(dǎo)致接觸不良等等。

3.2 CPU模塊的常見故障的有以下3種

1）程序丟失，系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓；2）運(yùn)行指示燈（RUN）異常；3）錯(cuò)誤警示燈（ERR/LAM）異常；

導(dǎo)致以上現(xiàn)象的可能原因有：1）CPU自帶電池電力耗盡；2）存儲(chǔ)器或記憶體損壞；3）CPU電路板上元件或電路故障；

故障舉例∶開關(guān)電源板短路，瞬間電流過大，擊穿CPU內(nèi)部芯片，導(dǎo)致除電源模塊外所有輸入輸出模塊和CPU模塊指示燈均熄滅。

通過以上方法可以較快地檢測(cè)出PLC體統(tǒng)中存在的故障點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，維修人員應(yīng)更多地結(jié)合實(shí)際情況和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，才能更好更快地找出故障所在。

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