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PLC控制系统的故障诊断和维护

作者:贾荣丛、王划一,山东大学控制科学与工程学院2007.05.15阅读 12424

  概述
  PLC (可编程控制器)技术已广泛应用于各控制领域,尤其是在工业生产过程控制中,它具有其它控制器无可比拟的优点CONTROL ENGINEERING China版权所有,可靠性高、抗干扰能力强www.cechina.cn,在恶劣的生产环境里,仍然可以十分正常地工作。作为PLC本身,它的故障发生率非常低,但对以PLC为核心的PLC控制系统而言,组成系统的其他外部元器件(如传感器和执行器)、外部输入信号和软件本身,都很可能发生故障,从而使整个系统发生故障,有时还会烧坏PLC,使整个系统瘫痪,造成极大的经济损失控制工程网版权所有,甚至危及人的生命安全。所以技术人员必须熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC在运行中的故障。PLC控制系统故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑或运算功能,把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想(或正确)状态进行比较.发现它们之间的差异,并检查差异是否在所允许的范围内(包括时间范围和数值范围)。若差异超出了该范围,则按事先设定的方式对该差异进行译码,最后以简单的、或较完善的方式给出故障信息报警。故障诊断的功能包括故障的检测和判断及故障的信息输出。常见的PLC控制系统中,其故障的情况是多种多样的。

  PLC控制系统的一般结构和故障类型
  PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成控制工程网版权所有,如图1所示。输入部分包括控制面板和输入模板;采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器;CPU作为系统的核心,完成接收数据,处理数据,输出控制信号;输出部分有的系统用到DA模板,将输出信号转换为模拟量信号,经过功放驱动执行器;大多数系统直接将输出信号给输出模板,由输出模板驱动执行器工作;通讯部分由通讯模板和上位机组成。
  因为PLC本身的故障可能性极小,系统的故障主要来自外围的元部件,所以它的故障可分为如下几种:
  (1)输入故障,即操作人员的操作失误;
  ■传感器故障;
  ■执行器故障;
  ■PLC软件故障
  这些故障,都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测,对故障进行预报和处理。

  PLC控制系统的故障诊断方法
  PLC控制系统故障的宏观诊断
  故障的宏观诊断就是根据经验,参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下:
  ■是否为使用不当引起的故障,如属于这类故障,则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。
  ■如果不是使用故障,则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布,依次检查、判断故障。首先检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障:然后检查PLC的I/O模板是否有故障:最后检查PLC的CPU是否有故障。
  ■在检查PLC本身故障时,可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。
  ■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因,则可能是系统设计错误,此时要重新检查系统设计,包括硬件设计和软件设计。

  PLC控制系统的故障自诊断  故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面是提高系统可靠性必须考虑的重要问题自诊断主要采用软…

  PLC控制系统的故障自诊断
  故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面,是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力,当PLC出现自身故障或外围设备故障,都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找。
  总体诊断
  根据总体检查流程图找出故障点的大方向,逐渐细化,以找出具体故障,如图2所示。

  电源故障诊断  电源灯不亮需对供电系统进行诊断如果电源灯不亮首先检查是否有电如果有电则下一步就检查电源电压是否合适不…

  电源故障诊断
  电源灯不亮,需对供电系统进行诊断.如果电源灯不亮,首先检查是否有电,如果有电,则下一步就检查电源电压是否合适,不合适就调整电压,若电源电压合适,则下一步就是检查熔丝是否烧坏,如果烧坏就更换熔丝检查电源,如果没有烧坏,下一步就是检查接线是否有误,若接线无误,则应更换电源部件.
  运行故障诊断
  电源正常,运行指示灯不亮CONTROL ENGINEERING China版权所有,说明系统已因某种异常而终止了正常运行。检查流程如图3所示.

图3运行故障诊断流程图  输入输出故障诊断  输人输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道其是否正常工作除了和输入输出单元有…
图3 运行故障诊断流程图

  输入输出故障诊断
  输人输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道,其是否正常工作,除了和输入输出单元有关外,还与联接配线、接线端子、保险丝等元件状态有关。
  出现输入故障时,首先检查LED电源指示器是否响应现场元件(如按钮、行程开关等)。如果输入器件被激励(即现场元件已动作),而指示器不亮,则下一步就应检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值。若电压值正确,则可替换输入模块。若一个LED逻辑指示器变暗,而且根据编程器件监视器、处理器未识别输入,则输入模块可能存在故障。如果替换的模块并未解决问题且连接正确,则可能是I/O机架或通信电缆出了问题。
  出现输出故障时,首先应察看输出设备是否响应LED状态指示器。若输出触点通电,模块指示器变亮,输出设备不响应。那么,



























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