淺議可編程控制器系統(tǒng)故障特點及處理

張茜茜

摘 要：對可編程控制器在應(yīng)用中的故障進行了分類，并詳細闡述了整個可編程控制系統(tǒng)的軟硬故障排查方法。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；故障；分析處理

1 PLC故障類別

1.1 外部設(shè)備故障

外部設(shè)備就是與實際過程直接聯(lián)系的各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、負載等。這部分設(shè)備發(fā)生故障，直接影響系統(tǒng)的控制功能。

1.2 系統(tǒng)故障

影響系統(tǒng)運行的全局性故障。系統(tǒng)故障可分為固定性故障和偶然性故障。故障發(fā)生后，可重新啟動使系統(tǒng)恢復(fù)正常，則可認為是偶然性故障。重新啟動不能恢復(fù)而需要更換硬件或軟件，系統(tǒng)才能恢復(fù)正常，則可認為是固定故障。

1.3 硬件故障

這類故障主要指系統(tǒng)中的模板（特別是I/O模板）損壞而造成的故障。這類故障一般比較明顯，影響局部。

1.4 軟件故障

軟件本身所包含的錯誤，主要是軟件設(shè)計考慮不周，在執(zhí)行中一旦條件滿足就會引發(fā)。在實際工程應(yīng)用中，由于軟件工作復(fù)雜、工作量大，因此軟件錯誤幾乎難以避免。

對于可編程控制器組成的控制系統(tǒng)而言，絕大部分故障屬于上述四類故障。根據(jù)這一故障分類，可以幫助分析故障發(fā)生的部位和產(chǎn)生的原因。

2 PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷

2.1 PLC的自診斷測試

可編程序控制器具有極強的自診斷測試功能。在進行自診斷測試時，要使用診斷調(diào)試工具。利用可編程控制器本身所具有的各種功能，自行編制軟件、采取一定措施、結(jié)合具體分析確定故障原因。用戶通過程序可以編輯組織塊，來告訴CPU當出現(xiàn)故障時應(yīng)如何處理，如果相應(yīng)的故障組織塊OB沒有編程，當出現(xiàn)該故障時，CPU轉(zhuǎn)到“STOP”狀態(tài)。

2.2 PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷

任何PLC都具有自診斷功能，當PLC異常時應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。下面以FX系列PLC為例，來說明根據(jù)指示燈狀況以診斷PLC故障原因的方法。

①電源指示（[POWER]LED指示）。當向PLC基本單元供電時，基本單元表面上設(shè)置的[POWER]LED指示燈會亮。如果電源合上但[POWER]LED指示燈不亮，請確認電源接線。另外，若同一電源有驅(qū)動傳感器等時，請確認有無負載短路或過電流。若不是上述原因，則可能是PLC內(nèi)混入導電性異物或其他異常情況，使基本單元內(nèi)的保險絲熔斷，此時可更換保險絲解決；②出錯指示（[EPROR]LED閃爍）當程序語法錯誤（如忘記設(shè)定定時器或計數(shù)器的常數(shù)等），或有異常噪音、導電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時，[EPROR]LED會閃爍，PLC處于STOP狀態(tài)，同時輸出全部變?yōu)镺FF。在這種情況下，應(yīng)檢查程序是否有錯，檢查有無導電性異物混入和高強度噪音源。③出錯指示（[EPROR]LED燈亮）。由于PLC內(nèi)部混入導電性異物或受外部異常噪音的影響，導致CPU失控或運算周期超過200ms，則WDT出錯，[EPROR]LED燈亮，PLC處于STOP，同時輸出全部都變?yōu)镺FF。此時可進行斷電復(fù)位，若PLC恢復(fù)正常，請檢查一下有無異常噪音發(fā)生源和導電性異物混入的情況。另外，請檢查PLC的接地是否符合要求。檢查過程如果出現(xiàn)[EPROR]LED燈亮→閃爍的變化，請進行程序檢查。如果[EPROR]LED依然一直保持燈亮狀態(tài)時，請確認一下程序運算周期是否過長（監(jiān)視D8012可知最大掃描時間）。如果進行了全部的檢查之后，[EPROR]LED 的燈亮狀態(tài)仍不能解除，應(yīng)考慮PLC內(nèi)部發(fā)生了某種故障，請與廠商聯(lián)系。④輸入指示。不管輸入單元的LED燈亮還是滅，檢查輸入信號開關(guān)是否確實在ON或OFF狀態(tài)。如果輸入開關(guān)的額定電流容量過大或由于油侵入等原因，容易產(chǎn)生接觸不良。如果使用光傳感器等輸入設(shè)備，由于發(fā)光/受光部位粘有污垢等，引起靈敏度變化，有可能不能完全進入“ON”狀態(tài)。在比PLC運算周期短的時間內(nèi)，不能接收到ON和OFF的輸入。如果在輸入端子上外加不同的電壓時，會損壞輸入回路。⑤輸出指示。不管輸出單元的LED燈亮還是滅，如果負載不能進行ON或OFF時，主要是由于過載、負載短路或容量性負載的沖擊電流等，引起繼電器輸出接點粘合，或接點接觸面不好導致接觸不良。

3 故障排除方法

PLC控制系統(tǒng)大多數(shù)故障95%在外設(shè)，僅有5%發(fā)生在PLC本身。而控制器內(nèi)的故障只占10%，90%發(fā)生在I/O模板中。

故障發(fā)生時，先利用PLC輸入、輸出指示燈判斷。指示燈亮與否是一個有效而又直觀的檢查和發(fā)現(xiàn)故障的手段。外設(shè)故障一般發(fā)生在繼電器、接觸器；閥門、閘板；開關(guān)、限位開關(guān)、安全保護、就地和遠控轉(zhuǎn)換開關(guān)；接線盒、接線端子、螺栓螺母處；傳感器、儀表；電源、地線和信號線的噪音等等，排除比較容易。再通過梯形圖進行監(jiān)控。如軟觸點顯示不同的顏色代表不同的狀態(tài)。如果輸入輸出的某端口壞了，可以利用冗余端口，將程序稍作改動，就可以恢復(fù)正常運行。判斷控制器內(nèi)CPU是否出現(xiàn)故障，可以將CPU主板中鋰電池取出，用短接線在CPU與電池正、負極連接處短接放電，從而用戶程序消失，然后再接好鋰電池。再通過編程器，將一個僅有一個語句的用戶軟件傳輸?shù)紺PU，這個程序僅有一個，“END”語句。斷開所有的外部I/O控制與掃描、通信等，對CPU進行冷態(tài)啟動，如果冷態(tài)啟動仍然失敗，只能說明包括CPU在內(nèi)的主機箱系統(tǒng)的硬件需要再檢查。當冷態(tài)啟動正常時，說明主機系統(tǒng)沒有故障。這時可以通過編程器或上位機重新下載用戶程序，再將硬件和軟件一點點地或分片與分區(qū)地投入，去尋找故障點。

[參考文獻]

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