PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型

　　PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器；CPU作為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)；輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)功放驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器；大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號(hào)給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成。
　　因?yàn)镻LC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：
　　（1）輸入故障，即操作人員的操作失誤；
　　■傳感器故障；
　　■執(zhí)行器故障；
　　■PLC軟件故障
　　這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

　　PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法
　　PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷
　　故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：
　　■是否為使用不當(dāng)引起的故障，如屬于這類故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現(xiàn)場(chǎng)操作故障等。
　　■如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)所引發(fā)的故障。對(duì)于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：最后檢查PLC的CPU是否有故障。
　　■在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。
　　■采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，此時(shí)要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。


　PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷
　　故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)的重要方面，是提高系統(tǒng)可靠性必須考慮的重要問(wèn)題。自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因。不同控制系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容不同。PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來(lái)查找，
　　總體診斷
　　根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障，如圖2所示。


電源故障診斷
　　電源燈不亮，需對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行診斷。如果電源燈不亮，首先檢查是否有電，如果有電，則下一步就檢查電源電壓是否合適，不合適就調(diào)整電壓，若電源電壓合適，則下一步就是檢查熔絲是否燒壞，如果燒壞就更換熔絲檢查電源，如果沒(méi)有燒壞，下一步就是檢查接線是否有誤，若接線無(wú)誤，則應(yīng)更換電源部件。
　　運(yùn)行故障診斷
　　電源正常，運(yùn)行指示燈不亮，說(shuō)明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運(yùn)行。檢查流程如圖3所示.


圖3 運(yùn)行故障診斷流程圖

　　輸入輸出故障診斷
　　輸人輸出是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關(guān)外，還與聯(lián)接配線、接線端子、保險(xiǎn)絲等元件狀態(tài)有關(guān)。
　　出現(xiàn)輸入故障時(shí)，首先檢查L(zhǎng)ED電源指示器是否響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)元件（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等）。如果輸入器件被激勵(lì)（即現(xiàn)場(chǎng)元件已動(dòng)作），而指示器不亮，則下一步就應(yīng)檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個(gè)LED邏輯指示器變暗，而且根據(jù)編程器件監(jiān)視器、處理器未識(shí)別輸入，則輸入模塊可能存在故障。如果替換的模塊并未解決問(wèn)題且連接正確，則可能是I／O機(jī)架或通信電纜出了問(wèn)題。
　　出現(xiàn)輸出故障時(shí)，首先應(yīng)察看輸出設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點(diǎn)通電，模塊指示器變亮，輸出設(shè)備不響應(yīng)。那么，首先應(yīng)檢查保險(xiǎn)絲或替換模塊。若保險(xiǎn)絲完好，替換的模塊未能解決問(wèn)題，則應(yīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)接線。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個(gè)輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應(yīng)替換模塊。
　　在診斷輸入／輸出故障時(shí)，最佳方法是區(qū)分究竟是模塊自身的問(wèn)題，還是現(xiàn)場(chǎng)連接上的問(wèn)題。如果有電源指示器和邏輯指示器，模塊故障易于發(fā)現(xiàn)。通常，先是更換模塊，或測(cè)量輸入或輸出端子板兩端電壓測(cè)量值正確，模塊不響應(yīng)，則應(yīng)更換模塊。若更換后仍無(wú)效，則可能是現(xiàn)場(chǎng)連接出問(wèn)題了。輸出設(shè)備截止，輸出端間電壓達(dá)到某一預(yù)定值，就表明現(xiàn)場(chǎng)連線有誤。若輸出器受激勵(lì)，且LED指示器不亮，則應(yīng)替換模塊。如果不能從I／O模塊中查出問(wèn)題，則應(yīng)檢查模塊接插件是否接觸不良或未對(duì)準(zhǔn)。最后，檢查接插件端子有無(wú)斷線，模塊端子上有無(wú)虛焊點(diǎn)。
　　指示診斷
　　LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、連接和I／O模塊的信息。大部分輸入／輸出模塊至少有一個(gè)指示器。輸入模塊常設(shè)電源指示器，輸出模塊則常設(shè)一個(gè)邏輯指示器。
　　對(duì)于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設(shè)備處于受激勵(lì)狀態(tài)，模塊中有一信號(hào)存在。該指示器單獨(dú)使用不能表明模塊的故障。邏輯LED顯示表明輸入信號(hào)已被輸入電路的邏輯部分識(shí)別
。如果邏輯和電源指示器不能同時(shí)顯示，則表明模塊不能正確地將輸入信號(hào)傳遞給處理器。輸出模塊的邏輯指示器顯示時(shí)，表明模塊的邏輯電路已識(shí)別出從處理器來(lái)的命令并接通。除了邏輯指示器外，一些輸出模塊還有一只保險(xiǎn)絲熔斷指示器或電源指示器，或二者兼有。保險(xiǎn)絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護(hù)性保險(xiǎn)絲的狀態(tài)；輸出電源指示器顯示時(shí)，表明電源已加在負(fù)載上。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一樣，如果不能同時(shí)顯示，表明輸出模塊就有故障了。

　　PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)
　　日常維護(hù)
　　PLC的日常維護(hù)和保養(yǎng)比較簡(jiǎn)單，主要是更換保險(xiǎn)絲和鋰電池, 基本沒(méi)有其它易損元器件。由于存放用戶程序的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護(hù)，鋰電池的壽命大約為5年，當(dāng)鋰電池的電壓逐漸降低到一定程度時(shí)，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮，提示用戶注意有鋰電池所支持的程序還可保留一周左右，必須更換電池，這是日常維護(hù)的主要內(nèi)容。
　　調(diào)換鋰電池的步驟為：
　　■在拆裝前，應(yīng)先讓PLC通電15秒以上（這樣可使作為存儲(chǔ)器備用電源的電容器充電，在鋰電池?cái)嚅_(kāi)后，該電容可對(duì)PLC做短暫供電，以保護(hù)RAM 中的信息不丟失）；
　　■斷開(kāi)PLC的交流電源；
　　■打開(kāi)基本單元的電池蓋板；
　　■取下舊電池，裝上新電池；
　　■蓋上電池蓋板。
　　注意更換電池時(shí)間要盡量短，一般不允許超過(guò)3分鐘。如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，RAM中的程序?qū)⑾�失�?BR> 　　此外,應(yīng)注意更換保險(xiǎn)絲時(shí)要采用指定型號(hào)的產(chǎn)品。
　　I/O模塊的更換
　　若需替換一個(gè)模塊，用戶應(yīng)確認(rèn)被安裝的模塊是同類型。有些I/O系統(tǒng)允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源。若替換后可解決問(wèn)題，但在一相對(duì)較短時(shí)間后又發(fā)生故障，那么用戶應(yīng)檢查能產(chǎn)生電壓的感性負(fù)載，也許需要從外部抑制其電流尖峰。如果保險(xiǎn)絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限，或輸出設(shè)備被短路。
　　PLC的故障診斷是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，是保證PLC控制系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文對(duì)常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實(shí)際工作過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到對(duì)PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護(hù)，以保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。