一、引言

近年來，隨著PLC控制器的不斷更新，其性能要求也在不斷提高，面對新的要求，PLC可控編程系統的故障診斷技術也需要不斷完善，尤其是面對新設備時，準確的判斷故障并進行有效的控制對于工業生產活動有著重要的意義。

二、控制系統的結構及故障診斷的任務

（一）控制系統的結構及故障類型

PLC控制系統由一下幾部分組成，主要是被控對象、傳感器、控制器和執行器四部分組成，而這四部分當中又分為電子、機械、軟件和其它的因素，是具有典型性的系統結構。針對于控制系統的結構，那么在組成控制系統的所有環節中都有可能發生故障，但是從整體上可以分為一下三個類型：分別是被控制對象故障，即在被控制對象中的一個子設備不能良好的發揮其功能；儀表故障，即控制系統的傳感器、執行器和計算機的相關接口發生故障；計算機軟件，即包括計算機診斷程序和控制算法程序在內的軟件發生故障。

（二）故障診斷的任務

實現控制系統的故障診斷任務，可以按照由低級到高級，從簡單到復雜的程序進行故障的發現，一般從以下四個方面進行完成：1、故障建模。具體指按照先驗信息和輸入輸出之間的關系，逐步建立系統故障的數學模型，將此作為故障檢測和診斷的依據。2、故障檢測。故障檢測可以從可測或者不可測的估計變量中，去努力判斷運行的系統是否會發生故障，如果系統發生問題，就會發出相應的警報。3、故障的分離。當系統發生故障的時候，首選要給出故障源頭的位置，進而區別故障原因到底來自執行器、傳感器還是被控對象。4、故障分類、評價和決策。當準確判斷故障之后，要深入分析故障存在的嚴重程度、還有就是系統的影響和發展的趨勢，通過不同的情況來進一步采取不同的措施。

三、PLC控制系統的故障分布

對于控制系統故障的早期診斷對于工業生產有著重要的意義，為了縮短早期故障期，進一步延長隨機故障期，推遲耗損故障期的到來，我們一般會采用的方法，在體統設計伊始就采取一定的措施，在耗損故障期到來之前，首先更換進入耗損期故障的元器件。當然，為了更好的找到故障的位置，做好上述工作，首先對于故障分布的部位進行相當的熟悉。故障的分布一般如下：

（一）外部故障

控制系統的外部故障具體指在實際工作過程中直接聯系的各種開關、執行機構、傳感器和負載等設備。這部分設備發生故障的時候，一般會直接影響系統的相關控制功能，產生故障的原因一般是設備本身存在質量問題或者是設別壽命的原因。

（二）系統故障

系統故障是系統運行的全局性故障。系統故障分為固定性故障和偶然性故障。偶然性故障指故障發生后，可重新啟動使系統恢復正常；定性故障指的是故障發生后，重新啟動不能恢復而需要更換硬件或軟件，系統才能恢復正常。固定性故障一般由系統設計不當或系統運行年數較長所致。

（三）硬件故障

在控制系統中硬件故障主要指系統的模板損壞而帶來的故障問題，這種故障一般情況下表現明顯，而且影響起來也是局部，導致這種問題的原因是設備在使用過程中使用時間較長，模板的元件老化而造成的。

（四）軟件故障

軟件故障是軟件本身所包含的錯誤所引起的，主要是軟件設計考慮不周，在招待中一旦條件滿足就會引發。圖1列出了PLC控制系統的故障分布情況。由圖2中知, 在系統總故障中，只有5% 的故障發生在PLC中，這說明PLC本身的可靠性遠遠高于外部設備的可靠性。PLC的5%故障中，90%的故障發生在FO模板中，只有10% 的故障發生在控制器中，也就是說，發生在PLC的CPU、存儲器、系統總線和電源中的故障只占系統全部故障的5% ，而發生在FO模板中的故障也只占系統全部故障的5%。

四、PLC控制系統常見故障診斷方法

（一）PLC 控制系統故障的宏觀診斷

故障的宏觀診斷就是根據經驗，參照發生故障的環境和現象來確定故障的部位和原因。PLC 控制系統的故障宏觀診斷方法如下：

1、是否為使用不當引起的故障，如屬于這類故障，則根據使用情況可初步判斷出故障類型、發生部位。常見的使用不當包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現場操作故障等。

2、如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統運行時間較長所引發的故障。對于這類故障可按PLC 的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實際過程相連的傳感器、檢測開關、執行機構和負載是否有故障；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。

3、采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統設計錯誤，此時要重新檢查系統設計，包括硬件設計和軟件設計。

（二）PLC 控制系統故障的微觀診斷

1、電源故障

PLC 最容易發生故障的地方一般在電源系統和系統總線。電源在連續工作中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。PLC 的電源輸入前端應加隔離變壓器，某些場合，可同時采用加隔離變壓器和低通濾波器的方法，抑制來自電網的干擾與沖擊。變壓器二次連接線應采用雙絞線，同時加裝降溫措施，并定期除塵。系統總線的損壞主要出現在模塊式PLC 上。模塊式PLC 多為插件結構，經常插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞。在環境溫度、濕度的影響下，總線印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損壞的原因。所以在系統設計和處理系統故障時，要考慮到空氣、塵埃、腐蝕等因素對設備的破壞。外界環境干擾也是造成PLC 系統故障的重要原因，因此電源、傳感器、儀表等布線應盡量與動力電纜分開敷設， 特別要遠離高干擾的變頻器輸出電纜，并將PLC 規范接地。如果硬件上不能抑制干擾，也可以借助軟件編程，如利用PLC 軟元件里的定時器、計數器、輔助繼電器等。

2、CPU故障處理

CPU故障的主要表現是CPU單元停機或者是RUN_LED燈不亮。這種現象的產生是由以下幾個原因造成的：一是噪聲干擾，電源異常無法正常工作。二是CPU控制程序出現錯誤或者是丟失。三是CPU內部總線上的電元器件產生故障或者是總線線路產生故障。四是微處理故障。針對CPU故障的處理，首先要根據新疆地區PLC控制的實際情況來分析故障原因。如果是噪聲干擾造成的故障，則需要重啟CPU或者是重新上電。如果控制程序出現了錯誤，就是要及時修改或者是重新裝載程序。當內部總線出現問題，處理的措施一般都是要更換故障單元或者是要重新布置線路。微處理故障是核心故障，出現這種故障就要更換CPU了。

3、輸入輸出故障

輸入輸出故障可以從兩個角度來考率。一是輸入故障。二是輸出故障。把兩者分開來予以論述。輸入故障。輸入故障的主要表現是PLC控制器運行過程中出現的輸入全部不接通，輸入斷電、關斷等現象。針對輸入故障的處理，如果是斷電了的話，要檢查回路，如果是回路問題要及時修改回路。輸入全部不接通有可能是電壓過低造成的，這時就要輸入額定電壓。輸出故障的表現是整個模塊輸出不接通或者是整個模塊全部不關斷等現象。針對這些現象的處理，要根據故障原因的不同來分別處理。

五、結束語

總之，PLC控制系統不是零散的存在，而是一個完整的系統，因此在考慮故障診斷時也要綜合各種因素，從不同角度進行深入分析，只有熟練的運用PLC控制系統自身的診斷功能，及其編程軟件的在線監控等多方面的技術手段，才能準確的掌握故障診斷信息，進而進行有效的診斷，從而降低故障診斷失誤而造成的損失，提高工業生產的效率.