0 引言

　　自可編程序控制器PLC誕生五十年來，極大推動了工業自動化的發展進程，深刻影響著人們的工作和生活。PLC 所處的工業現場環境比較復雜，如在高溫、粉塵、潮濕、噪聲和振動等惡劣條件下長期工作，不可避免會出現各種各樣的故障，影響生產系統的穩定運行。作為一名系統維護人員，必須快速、準確找出故障并解決問題，恢復系統的正常運行。

　　1 PLC故障產生的來源

　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入接口、輸出接口、通信接口、電源和編程器等幾部分組成。其中：CPU是PLC的核心；I/O接口用來連接輸入和輸出設備；通信接口用于連接編程器和上位機；電源為 PLC各部分提供電能。PLC的故障主要來自于PLC故障和PLC外部設備故障。PLC故障包括中央處理單元故障、電源故障和接口故障。中央處理單元故障包括 CPU 故障、存儲器故障和系統總線故障。接口故障包括輸入接口電路故障、輸出接口電路故障和通信接口電路故障。輸入/輸出設備故障有按鈕、接近開關、行程開關、傳感器、接觸器和電磁閥等故障。

　　在PLC控制系統中，PLC內部的CPU、存儲器、系統總線的故障率比較低，發生故障較多的是PLC的輸入電路、輸出電路、電源模塊和通信模塊等部位，更多故障發生于輸入、輸出設備。維修時，只要PLC電源指示燈、RUN/STOP指示燈、SF指示燈亮滅正常，就不要懷疑PLC發生故障。如果通過診斷程序確認運算程序有輸出，而PLC的物理接口沒有輸出，那么輸出接口電路或輸出設備存在故障。因此，維修PLC時，首先要判別是外部設備故障還是PLC本身故障。

　　2 PLC控制系統的故障類型

　　PLC控制系統的故障按來源可以分為PLC本身故障和外圍設備故障兩大類。按軟件、硬件的性質分為軟件故障和硬件故障，一般軟件故障比較少。按照PLC的手冊便于查找故障點，但硬件故障具有多發性，有時又極為隱蔽，需要工作人員細心觀察，綜合判斷。按故障發生的范圍分為局部故障和全局故障。局部故障涉及元器件少，易確定故障點；全局性故障往往由PLC本身各部分不正常的工作狀態互相影響而引起，判斷時比較困難。

　　3 PLC故障分析的原則

　　當PLC控制系統發生故障后，首先仔細觀察故障現象，由外到內、由大到小、由易到難，分析電路工作原理，縮小故障范圍，確定故障部位，更換故障元件，恢復系統工作。

　　4 PLC外部設備的常見故障點分析和處理

　　4.1 輸入電路故障點

　　輸入電路中，由于工作現場的溫度變化、長期磨損、粉塵污染等，導致一些輸入器件逐漸老化損壞，如開關、按鈕、限位開關、接近開關、安全保護裝置和熱保護器件的觸點出現變形、燒蝕、氧化和粉塵堵塞等，造成觸點接觸不良，輸入信號無法正確傳遞，程序控制指令不能傳送到輸出端子，輸出設備無法動作。對于這些輸入元件，要定期維護、保養，使設備處于正常工作狀態。輸入電路中的傳感器故障在PLC控制系統中常表現為信號異常，傳感器在安裝時，信號線的屏蔽層要可靠接地，把信號線與動力電纜分開敷設，具有高頻干擾的變頻器輸出電纜也要分開敷設，并在PLC內部進行軟件濾波。日常巡檢中，不能遺漏這些檢查點，發現問題應及時檢修和更換設備。

　　4.2 輸出電路的故障點

　　輸出設備中，繼電器、接觸器和電磁閥是與PLC輸出端直接相連接的設備，工作電流較大，動作頻繁，極易損壞，是PLC控制系統中出現故障最多的部位。工業生產線PLC控制系統的日常維護中，由于現場環境比較惡劣，長時間的高頻度工作導致設備極易損壞，電氣備件消耗量最大的是各類繼電器、接觸器、空氣開關。此外，經常暴露于生產環境中的接觸器觸點易打火、腐蝕、氧化甚至粘連，造成輸出端故障。為避免此類故障發生，應選用高性能繼電器、接觸器和電磁閥，改善元器件的使用環境，按巡檢要求定期檢查和維護，保障生產線PLC控制系統的正常運行。

　　4.3 PLC系統中連接部件的故障點

　　PLC中發揮連接和固定作用的接線端子、接線盒、固定螺栓和螺母等易發生故障。這些故障點主要是設備本身制造工藝、安裝工藝差，長時間打火、銹蝕等造成。這類故障比較隱蔽，不易被發現。因此，在設備安裝和維修中，要按照安裝工藝的要求選擇質量可靠的部件，并進行規范安裝，盡可能減少故障發生的可能性。

　　5 PLC本身的故障點分析和處理

　　5.1 PLC 本身的故障點

　　PLC本身的故障由PLC內部的功能性錯誤或程序錯誤造成，迫使系統無法正常工作。PLC具有很強的故障檢測和處理能力，CPU檢測到某種錯誤信息后，利用自身完善的診斷功能診斷程序，找到故障代碼并顯示到上位機的屏幕中。根據屏幕上的顯示信息，找到故障的模塊或部件，更換損壞的模塊或部件后即可排除故障。

　　從PLC的編程軟件中可以獲得大量的硬件故障與編程錯誤的信息。PLC內部集成了錯誤信息識別和記錄功能；因此，維修人員要熟練掌握應用編程軟件顯示錯誤信息和診斷代碼的能力，進而快速查找故障，為分析和排除PLC系統本身故障提供有效的解決方法。當PLC的軟件不正常時，要查看PLC的運行狀態是否正常，如果不正常就進行CPU清除，重新下載控制程序。

　　5.2 電源模塊故障點

　　PLC通電后，其STOP或RUN指示燈亮，如果不亮，說明電源部分有故障，此時檢查電源供電電壓是否正常，如電源供電正常，則是PLC電源發生故障，可拆開電源模塊檢查內部電路是否出現故障。通電后，如果SF指示燈亮，拔動擴展端口內的STOP/RUN開關也不能恢復正常，則是系統出現故障。系統故障由各種電磁干擾、ROM失效等引起。對電源采取抗干擾措施，控制信號線和動力線路，PLC應分開布線，盡量遠離干擾源，電源線與I/O信號線分開布線，相互留有一定距離。如果BATT指示燈亮，說明鋰電池電壓不足，那么存放用戶程序的隨機存儲器RAM、計數器和有保持功能的輔助繼電器無法正常工作，此時需更換鋰電池。鋰電池的壽命大約是5年，更換時先開機給PLC供電15s以上，保證RAM中的數據不丟失，然后快速更換同規格的鋰電池。

　　5.3通信模塊故障點

　　由于通信模塊和網絡連接在一起，網絡受外界環境的影響比較大，常因外部環境干擾導致通信模塊損壞；因此，要分析是通信模塊本身的故障還是外界環境影響導致的故障。如果是外界因素的影響，就要排除外部干擾，之后查看通信模塊的故障。通信模塊和主板的連接或與 PLC 的連接采用插卡式結構，由于空氣溫度變化、環境潮濕導致插槽銹蝕、觸點氧化，易造成接觸不良，使系統不能正常工作。因此，工作人員應按照正確的方法插拔板卡，注意日常維護板卡觸點和總線插槽。

　　6 結論

　　對大中型PLC控制系統而言，應制定嚴格的維護和保養制度，做好運行、維護、保養記錄。按照維護和保養制度的要求定期維護保養，檢查設備安裝施工中接線有無氧化、松動現象，清除設備上的油污、灰塵雜質。檢查系統供電電壓是否正常，檢查輸入/輸出元件的狀態是否在規定范圍內，后備電池的電壓是否充足，并備足常用的模塊、器件，以便及時更換，最大限度減少故障的發生幾率。

　　在工控領域，各種工控設備和智能化設備發揮著越來越重要的作用，PLC依然擔負著重要角色，構成了系統復雜、完整的控制系統。在分析和排除故障時，要從整個控制系統的角度全面考慮各種影響因素，全面深入分析不同故障，適時采用PLC控制系統的自診斷功能，充分發揮編程軟件的在線監控功能，準確把握故障發生方向，匯總診斷信息，科學、合理地分析、處理故障，降低維修成本，快速排除故障，恢復正常工作，提高生產效率，使系統設備平穩運行。
責任編輯：YYX