10個(gè)PLC綜合故障原因分析

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展，PLC可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的使用，同時(shí)技術(shù)人員對其使用要求也在逐年增高，因此對系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行要求也越來越高。

PLC產(chǎn)品本身的可靠性可以保證，但在應(yīng)用中一些不正確的操作會(huì)造成一定的影響。

今天，小編為大家整理了一些PLC日常應(yīng)用中的實(shí)用技巧，希望能對大家在日常使用PLC有所幫助。

01接地問題

PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴(yán)格，最好有獨(dú)立的專用接地系統(tǒng)，還要注意與PLC有關(guān)的其他設(shè)備也要可靠接地。

多個(gè)電路接地點(diǎn)連接在一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生意想不到的電流，導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤或損壞電路。

產(chǎn)生不同的接地電勢的原因，通常是由于接地點(diǎn)在物理區(qū)域上被分隔的太遠(yuǎn)，當(dāng)相距很遠(yuǎn)的設(shè)備被通信電纜或傳感器連接在一起的時(shí)候，電纜線和地之間的電流就會(huì)流經(jīng)整個(gè)電路，即使在很短的距離內(nèi)，大型設(shè)備的負(fù)載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化，或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預(yù)知的電流。

在不正確的接地點(diǎn)的電源之間，電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流， 以至于破壞設(shè)備。

PLC系統(tǒng)一般選用一點(diǎn)接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可以采用屏蔽浮地技術(shù)，即信號電纜的屏蔽層一點(diǎn)接地，信號回路浮空，與大地絕緣電阻應(yīng)不小于50MΩ。

02干擾處理

工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過與現(xiàn)場設(shè)備相連的電纜引入PLC的。

除了接地措施外，在電纜的設(shè)計(jì)選擇和敷設(shè)施工中，應(yīng)注意采取一些抗干擾措施：

1、模擬量信號屬于小信號，極易受到外界干擾的影響，應(yīng)選用雙層屏蔽電纜；

2、高速脈沖信號（如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等）應(yīng)選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈沖信號對低電平信號的干擾；

3、PLC之間的通信電纜頻率較高， 一般應(yīng)選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜；

4、模擬信號線、直流信號線不能與交流信號線在同一線槽內(nèi)走線；

5、控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地，應(yīng)不經(jīng)過接線端子直接與設(shè)備相連；

6、交流信號、直流信號和模擬信號不能共用一根電纜，動(dòng)力電纜應(yīng)與信號電纜分開敷設(shè)。

7、在現(xiàn)場維護(hù)時(shí)，解決干擾的方法有：對受干擾的線路采用屏蔽線纜，重新敷設(shè)；在程序中加入抗干擾濾波代碼。

03消除線間電容避免誤動(dòng)作

電纜的各導(dǎo)線間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內(nèi)。

即使是合格的電纜，當(dāng)電纜長度超過一定長度時(shí)，各線間的電容容值也會(huì)超過所要求的值，當(dāng)把此電纜用于PLC輸入時(shí)，線間電容就有可能引起PLC的誤動(dòng)作，會(huì)出現(xiàn)許多無法理解的現(xiàn)象。

這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入；PLC應(yīng)該有的輸入沒有，而不應(yīng)該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應(yīng)當(dāng)做到：

1、使用電纜芯絞合在一起的電纜；

2、盡量縮短使用電纜的長度；

3、把互相干擾的輸入分開使用電纜；

4、使用屏蔽電纜。

04輸出模塊的選用

輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點(diǎn)型：

1、晶體管型的開關(guān)速度最快（一般0.2ms），但負(fù)載能力最小，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開關(guān)、 信號聯(lián)系的設(shè)備，一般與變頻、直流裝置等信號連接，應(yīng)注意晶體管漏電流對負(fù)載的影響。

2、可控硅型優(yōu)點(diǎn)是無觸點(diǎn)、具有交流負(fù)載特性，負(fù)載能力不大。

3、繼電器輸出具有交直流負(fù)載特點(diǎn)，負(fù)載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點(diǎn)型輸出，缺點(diǎn)是開關(guān)速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開關(guān)應(yīng)用。

05變頻器過電壓與過電流處理

1、減小給定使電機(jī)減速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)回饋給變頻器的能量亦較高，這些能量貯存在濾波電容器中，使電容上的電壓升高，并很快達(dá)到直流過電壓保護(hù)的整定值而使變頻器跳閘。

處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動(dòng)電阻的措施，用該電阻將電機(jī)回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。

2、變頻器帶多個(gè)小電機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)小電機(jī)發(fā)生過流故障時(shí)，變頻器就會(huì)過流故障報(bào)警，導(dǎo)致變頻器掉閘，從而導(dǎo)致其它正常的小電機(jī)也停止工作。

處理方法：在變頻器輸出側(cè)加裝1：1的隔離變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)或幾小電機(jī)發(fā)生過流故障，故障電流直流沖擊變壓器，而不是沖擊變頻器，從而預(yù)防了變頻器的掉閘。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，工作良好，再?zèng)]發(fā)生以前的正常電機(jī)也停機(jī)的故障。

06標(biāo)記輸入與輸出方便檢修

PLC控制著一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，所能看到的是上下兩排錯(cuò)開的輸入輸出繼電器接線端子、對應(yīng)的指示燈及PLC編號，就像一塊有數(shù)十只腳的集成電路。任何一個(gè)人如果不看原理圖來檢修故障設(shè)備，會(huì)束手無策，查找故障的速度會(huì)特別慢。鑒于這種情況，我們根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格，貼在設(shè)備的控制臺(tái)或控制柜上，標(biāo)明每個(gè)PLC輸入輸出端子編號與之相對應(yīng)的電器符號，中文名稱，即類似集成電路各管腳的功能說明。

有了這張輸入輸出表格，對于了解操作過程或熟悉本設(shè)備梯形圖的電工就可以展開檢修了。

但對于那些對操作過程不熟悉，不會(huì)看梯形圖的電工來說，就需要再繪制一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實(shí)際說明了大部分操作過程中輸入回路（觸發(fā)元件、關(guān)聯(lián)元件）和輸出回路（執(zhí)行元件）的邏輯對應(yīng)關(guān)系。

實(shí)踐證明：如果你能熟練利用輸入輸出對應(yīng)表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕松自如。

07通過程序邏輯推斷故障

現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類繁多，對于低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對于中高端機(jī)，如S7-300，許多程序是用語言表編的。

實(shí)用的梯形圖必須有中文符號注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設(shè)備工藝或操作過程，看起來比較容易。

若進(jìn)行電氣故障分析，一般是應(yīng)用反查法或稱反推法，即根據(jù)輸入輸出對應(yīng)表，從故障點(diǎn)找到對應(yīng)PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動(dòng)作的邏輯關(guān)系。

經(jīng)驗(yàn)表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因?yàn)樵O(shè)備同時(shí)發(fā)生兩起及兩起以上的故障點(diǎn)是不多的。

08PLC自身故障判斷

一般來說，PLC是極其可靠的設(shè)備，出故障率很低，PLC、CPU等硬件損壞或軟件運(yùn)行出錯(cuò)的概率幾乎為零，PLC輸入點(diǎn)如不是強(qiáng)電入侵所致，幾乎也不會(huì)損壞，PLC輸出繼電器的常開點(diǎn)，若不是外圍負(fù)載短路或設(shè)計(jì)不合理，負(fù)載電流超出額定范圍，觸點(diǎn)的壽命也很長。

因此，我們查找電氣故障點(diǎn)，重點(diǎn)要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題，這對快速維修好故障設(shè)備、快速恢復(fù)生產(chǎn)是十分重要的。

因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修，重點(diǎn)不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。

09充分合理利用軟、硬件資源

1、不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

（2、多重指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí)，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn)；

3、盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入，降低了成本；

4、條件允許的情況下最好獨(dú)立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其它輸出回路；當(dāng)一個(gè)輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)只會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；

5、輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動(dòng)作；

6、PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。

10其他注意事項(xiàng)

1、不要將交流電源線接到輸入端子上， 以免燒壞PLC；

2、接地端子應(yīng)獨(dú)立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線截面積不小于2mm2；

3、輔助電源功率較小，只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

4、一些PLC有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；

5、當(dāng)PLC輸出電路中沒有保護(hù)時(shí)，應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞。

審核編輯 ：李倩