PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型

PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板;采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器;CPU作為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào);輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)功放驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器;大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號(hào)給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作;通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成。

因?yàn)镻LC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：

(1)輸入故障，即操作人員的操作失誤;

■傳感器故障;

■執(zhí)行器故障;

■PLC軟件故障

這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法

PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷

故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：

■是否為使用不當(dāng)引起的故障，如屬于這類故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現(xiàn)場(chǎng)操作故障等。

■如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)所引發(fā)的故障。對(duì)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(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)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。

■在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。

■采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，此時(shí)要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷

故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)的重要方面，是提高系統(tǒng)可靠性必須考慮的重要問(wèn)題。自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因。不同控制系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容不同。PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來(lái)查找。

總體診斷

根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障，如圖2所示。

電源故障診斷

電源燈不亮,需對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行診斷.如果電源燈不亮,首先檢查是否有電,如果有電,則下一步就檢查電源電壓是否合適,不合適就調(diào)整電壓,若電源電壓合適,則下一步就是檢查熔絲是否燒壞,如果燒壞就更換熔絲檢查電源,如果沒(méi)有燒壞,下一步就是檢查接線是否有誤,若接線無(wú)誤,則應(yīng)更換電源部件.

運(yùn)行故障診斷

電源正常，運(yùn)行指示燈不亮，說(shuō)明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運(yùn)行。檢查流程如圖3所示.

圖3 運(yùn)行故障診斷流程圖

輸入輸出故障診斷

輸人輸出是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關(guān)外，還與聯(lián)接配線、接線端子、保險(xiǎn)絲等元件狀態(tài)有關(guān)。

出現(xiàn)輸入故障時(shí)，首先檢查LED電源指示器是否響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)元件(如按鈕、行程開關(guān)等)。如果輸入器件被激勵(lì)(即現(xiàn)場(chǎng)元件已動(dòng)作)，而指示器不亮，則下一步就應(yīng)檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個(gè)LED邏輯指示器變暗，而且根據(jù)編程器件監(jiān)視器、處理器未識(shí)別輸入，則輸入模塊可能存在故障。如果替換的模塊并未解決問(wèn)題且連接正確，則可能是I/O機(jī)架或通信電纜出了問(wèn)題。

出現(xiàn)輸出故障時(shí)，首先應(yīng)察看輸出設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點(diǎn)通電，模塊指示器變亮，輸出設(shè)備不響應(yīng)。那么，首先應(yīng)檢查保險(xiǎn)絲或替換模塊。若保險(xiǎn)絲完好，替換的模塊未能解決問(wèn)題，則應(yīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)接線。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個(gè)輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應(yīng)替換模塊。

在診斷輸入/輸出故障時(shí)，最佳方法是區(qū)分究竟是模塊自身的問(wèn)題，還是現(xiàn)場(chǎng)連接上的問(wèn)題。如果有電源指示器和邏輯指示器，模塊故障易于發(fā)現(xiàn)。通常，先是更換模塊，或測(cè)量輸入或輸出端子板兩端電壓測(cè)量值正確，模塊不響應(yīng)，則應(yīng)更換模塊。若更換后仍無(wú)效，則可能是現(xiàn)場(chǎng)連接出問(wèn)題了。輸出設(shè)備截止，輸出端間電壓達(dá)到某一預(yù)定值，就表明現(xiàn)場(chǎng)連線有誤。若輸出器受激勵(lì)，且LED指示器不亮，則應(yīng)替換模塊。如果不能從I/O模塊中查出問(wèn)題，則應(yīng)檢查模塊接插件是否接觸不良或未對(duì)準(zhǔn)。最后，檢查接插件端子有無(wú)斷線，模塊端子上有無(wú)虛焊點(diǎn)。

指示診斷

LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、連接和I/O模塊的信息。大部分輸入/輸出模塊至少有一個(gè)指示器。輸入模塊常設(shè)電源指示器，輸出模塊則常設(shè)一個(gè)邏輯指示器。

對(duì)于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設(shè)備處于受激勵(lì)狀態(tài)，模塊中有一信號(hào)存在。該指示器單獨(dú)使用不能表明模塊的故障。邏輯LED顯示表明輸入信號(hào)已被輸入電路的邏輯部分識(shí)別 。如果邏輯和電源指示器不能同時(shí)顯示，則表明模塊不能正確地將輸入信號(hào)傳遞給處理器。輸出模塊的邏輯指示器顯示時(shí)，表明模塊的邏輯電路已識(shí)別出從處理器來(lái)的命令并接通。除了邏輯指示器外，一些輸出模塊還有一只保險(xiǎn)絲熔斷指示器或電源指示器，或二者兼有。保險(xiǎn)絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護(hù)性保險(xiǎn)絲的狀態(tài);輸出電源指示器顯示時(shí)，表明電源已加在負(fù)載上。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一樣，如果不能同時(shí)顯示，表明輸出模塊就有故障了。