高手速成法：PLC故障排查實(shí)例講解

PLC硬件損壞或軟件運(yùn)行出錯(cuò)的概率極低，檢查故障時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)放在PLC的外圍電氣元件，PLC的故障大多數(shù)是外圍接口信號(hào)故障，維修時(shí)，只要PLC有部分控制的動(dòng)作正常，就不用懷疑PLC的程序問題。確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出，而PLC的接口沒有輸出，則為接口電路故障。PLC系統(tǒng)的硬件故障多于軟件故障，大多是外部信號(hào)不滿足或執(zhí)行元件故障引起，而不是PLC系統(tǒng)的問題。

可根據(jù)PLC輸入、輸出狀態(tài)來判斷故障。PLC的輸入輸出信號(hào)都要通過I/O通道，有些故障會(huì)在I/O接口通道上反映出來，有時(shí)通過觀察I/O接口狀態(tài)，就可找出故障原因。

PLC都具有自診斷功能，檢查故障時(shí)可根據(jù)報(bào)警信息，查明原因并確定故障部位，也是檢查和排除PLC故障的基本手段和方法。先判斷故障是全局還是局部的，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，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。

經(jīng)驗(yàn)表明PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)的絕大部分故障，都是通過PLC程序檢查出來的。PLC控制系統(tǒng)的動(dòng)作都是按照一定順序來完成的，觀察系統(tǒng)的動(dòng)作過程，比較故障和正常時(shí)的情況，大多可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，判斷出現(xiàn)故障原因。

有些故障可在屏幕上直接顯示出報(bào)警原因，有些雖然有報(bào)警信息，但并沒有直接反映出報(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；遇到以上兩種情況，跟蹤PLC程序的運(yùn)行是檢查故障的有效方法。

西門子PLC系列產(chǎn)品

PLC系統(tǒng)故障分析

PLC主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機(jī)連接。對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對(duì)于模塊式PLC，各功能部件獨(dú)立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣稀?/p>

PLC控制系統(tǒng)故障分為軟件故障和硬件故障兩部分。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I/0端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動(dòng)機(jī)等。

1、PLC軟件故障

PLC具有自診斷能力，發(fā)生模塊功能錯(cuò)誤時(shí)往往能報(bào)警并按預(yù)先程序作出反應(yīng)，通過故障指示燈就可判斷。當(dāng)電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號(hào)正常，但系統(tǒng)功能不正常（輸出無或亂）時(shí)，本著先易后難、先軟后硬的檢修原則首先檢查用戶程序是否出現(xiàn)問題。

用戶程序儲(chǔ)存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當(dāng)后備電池故障系統(tǒng)電源發(fā)生閃失時(shí)，程序丟失或紊亂的可能性就很大，強(qiáng)烈的電磁干擾也會(huì)引起程序出錯(cuò)。

2、PLC硬件故障

①PLC主機(jī)系統(tǒng)故障

A、電源系統(tǒng)故障。電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可避免的。

B、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。通訊及網(wǎng)絡(luò)受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的最大因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。

②PLC的I/O端口故障。

I/O模塊的故障主要是外部各種干擾的影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。

③現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障

A、繼電器、接觸器。減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境如果惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。

B、閥門或閘板等類設(shè)備。長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對(duì)的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個(gè)步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。

C、開關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)操作上的一些元件或設(shè)備故障，其原因可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期磨損，或長(zhǎng)期不用而銹蝕老化。對(duì)于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護(hù)，使設(shè)備時(shí)刻處于完好狀態(tài)。對(duì)于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計(jì)的過程中加入多重的保護(hù)措施。

D、PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處故障。這類故障產(chǎn)生的原因主要是設(shè)備本身的制作工藝、安裝工藝及長(zhǎng)期的打火、銹蝕等造成。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進(jìn)行，不留設(shè)備隱患。

E、傳感器和儀表故障。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。

F、電源、地線和信號(hào)線的噪聲(干擾)故障。

PLC系統(tǒng)故障實(shí)例分析

1、PLC軟故障實(shí)例

一臺(tái)停機(jī)一段時(shí)間的PLC控制系統(tǒng)上電后無法啟動(dòng)

故障檢查、處理：檢修人員在檢查后認(rèn)為程序出錯(cuò)，很自然地將EPROM卡插人PLC中，總清后拷貝程序，完成后重啟，故障依舊，由于程序不大，逐條把EPROM上的程序讀出，與手冊(cè)上的指令核對(duì)后發(fā)現(xiàn)完全一樣，重復(fù)拷貝無效后認(rèn)為是PLC硬件故障。

用PG將備份程序調(diào)出，與EPROM上的程序進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果語句指令表相同，但程序存放地址發(fā)生了變化，把備份程序發(fā)送到PLC后設(shè)備運(yùn)行正常。可見EPROM上的程序也出現(xiàn)了錯(cuò)誤，擦除后重新寫入問題解決。

2、PLC硬件故障實(shí)例

①某石化裝置西門子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用時(shí)，突然停止運(yùn)行。

故障檢查、分析：檢查報(bào)警燈、程序、供電電源，在檢查報(bào)警時(shí)，發(fā)現(xiàn)CPU上BAT燈亮起。檢査程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有對(duì)電池失效進(jìn)行故障處理。故障處理：更換CPU電池，對(duì)電池失效故障在程序中進(jìn)行相應(yīng)處理。

②某日晚，壓縮機(jī)PLC與主控PLC通訊突然中斷，主控DCS上顯示壓縮機(jī)PLC與主控PLC通訊中斷報(bào)警，壓縮機(jī)控制室里的電機(jī)信號(hào)在主控合成DCS上均顯示紅色（停止?fàn)顟B(tài)），壓縮機(jī)控制室里的一些流量、壓力、溫度等信號(hào)，在主控合成DCS上均顯示高低報(bào)警。由于通訊中斷使壓縮機(jī)控制室里一些重要聯(lián)鎖不能送到主控，從而使全廠停車

故障檢查、分析：從理論上講，引起壓縮機(jī)PLC和主控PLC通訊中斷的原因主要是兩個(gè)：一個(gè)是軟件不同步；另一個(gè)是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。

首先從軟件方面進(jìn)行處理。在主控PLC進(jìn)行了同步操作，強(qiáng)制通訊數(shù)據(jù)字DW13的第14位，結(jié)果通訊仍然沒有建立起來，看來不是主控PLC不同步引起的。接著在壓縮機(jī)PLC對(duì)其進(jìn)行了同步操作，強(qiáng)制通訊數(shù)據(jù)字MW10的第14位，結(jié)果通訊建立。從而確認(rèn)這次壓縮機(jī)的PLC與主控PLC通訊中斷的原因是由于壓縮機(jī)程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的電磁干擾。

故障處理：為了避免此類故障的再次發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)控制室的屏蔽，禁止在控制室使用移動(dòng)電話等通訊工具。

③西門子PLC（S7-300）的SF燈報(bào)警

故障檢查、分析：SF燈報(bào)警說明輸入點(diǎn)有故障。故障處理：檢查各個(gè)輸入點(diǎn)工作狀態(tài)，在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)溫度變送器沒有輸入信號(hào)，經(jīng)處理后故障消失。

④PLC某個(gè)輸入點(diǎn)外部沒有被接通（即使拆開該輸人端子上的連接線效果也相同），但該輸入點(diǎn)實(shí)際已經(jīng)被接通而且相應(yīng)輸入指示燈常亮故障分析：判斷該端子的相鄰端子已經(jīng)被接通，而PLC的輸入端子之間存在鐵屑，導(dǎo)致了該輸入點(diǎn)被接通，或該輸入點(diǎn)已經(jīng)被損壞。

故障處理：拆開PLC的所有輸入端子的連線，發(fā)現(xiàn)輸入端子排上存在很多鐵屑，將端子上的鐵屑吹干凈，然后恢復(fù)接線，故障被排除。

⑤控制系統(tǒng)PLC數(shù)字輸入卡SF燈變紅色

故障檢查、分析：將卡件電源重新送電后，故障現(xiàn)象依然存在；重新啟動(dòng)PLC主機(jī)后，故障指示燈仍舊是紅色。于是對(duì)卡件所接收的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)一一進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)一回訊開關(guān)有異常。用萬用表測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，回路電阻無窮大，這說明回訊開關(guān)壞而被數(shù)字輸入卡檢測(cè)到。故障處理：更換備件后故障指示燈滅。

⑥造粒機(jī)PLC控制系統(tǒng)模擬輸入卡接收的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)在DCS上指示無窮大

故障檢查、分析：分析可能是現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器和接線箱之間相互連接的通訊電纜出現(xiàn)故障，于是更換通訊電纜，但現(xiàn)象依然如故。仔細(xì)檢查分析整個(gè)回路后發(fā)現(xiàn)，在回路中容易出現(xiàn)的地方有三個(gè)，壓力變送器本身、通訊電纜、卡件，壓力變送器、通訊電纜都已排除。將卡件拆開來看后發(fā)現(xiàn)里面的一個(gè)小的集成塊已經(jīng)被燒毀。故障處理：更換卡件。

⑦兩個(gè)PLC互為熱備的控制器中只有一個(gè)能夠運(yùn)行，另一個(gè)始終處于停止

故障檢查、分析：將整個(gè)控制柜斷電、送電后同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)PLC主機(jī)還是只有一個(gè)PLC主機(jī)運(yùn)行。查詢相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)OB70，OB72兩個(gè)系統(tǒng)功能塊負(fù)責(zé)冗余故障，如果沒有插入這兩個(gè)功能塊則系統(tǒng)冗余丟失，即只有一個(gè)CPU能夠運(yùn)行。故障處理：插入這兩個(gè)系統(tǒng)功能塊后，控制系統(tǒng)恢復(fù)正常。