儀控維修學(xué)習(xí)丨三菱及西門子PLC的故障如何下手處理？

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。目前PLC在化工業(yè)自動化控制方面發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。

但是使用過程中它發(fā)生故障怎么辦？我們來先介紹PLC的結(jié)構(gòu)原理以及廠商讓大家對它有一個認(rèn)識，接著在故障處理以及使用注意事項(xiàng)等方面給大家提供一些建議。

PLC的結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。

PLC電控柜內(nèi)部布置和元器件

PLC分級網(wǎng)絡(luò)的示意圖

PLC在污水余熱處理回收系統(tǒng)的應(yīng)用

PLC的原理視頻

PLC是采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。了解PLC的原理是你從事與它相關(guān)工作的基礎(chǔ)。

視頻來源：騰訊視頻

PLC的廠商

PLC的廠商可謂百花齊放，每家都有自己的特色。對于初次接觸的人來說，可謂無從下手，只能在以后的工作中慢慢發(fā)現(xiàn)從而不斷的學(xué)習(xí)。以下表格詳細(xì)的列出了市面上絕大多數(shù)的PLC的廠商及其主要產(chǎn)品。

小七拙見

1、在故障排查時(shí)了解PLC的廠家品牌是很重要的，根據(jù)品牌特性來查找和解決問題會更快速。

2、目前中國市場占有率最高的小型的PLC有日產(chǎn)PLC品牌：三菱、歐姆龍，歐美系列：西門子等。大型PLC四大品牌：西門子，施耐德，AB（羅克韋爾），GE。中型PLC：西門子，施耐德，歐姆龍，三菱。基本上學(xué)會三菱PLC，一般國產(chǎn)PLC都可以搞的定。

PLC怎么維修？

1CPU異常

CPU異常報(bào)警時(shí)，應(yīng)檢查CPU單元連接于內(nèi)部總線上的所有器件。具體方法是依次更換可能產(chǎn)生故障的單元，找出故障單元，并作相應(yīng)處理。

2存儲器異常

存儲器異常報(bào)警時(shí)，如果是程序存儲器的問題，通過重新編程后還會再現(xiàn)故障。這種情況可能是噪聲的干擾引起程序的變化，否則應(yīng)更換存儲器。

3輸入/輸出單元異常、擴(kuò)展單元異常

發(fā)生這類報(bào)警時(shí)，應(yīng)首先檢查輸入/輸出單元和擴(kuò)展單元連接器的插入狀態(tài)、電纜連接狀態(tài)，確定故障發(fā)生的某單元之后，再更換單元。

4不執(zhí)行程序

一般情況下可依照輸入---程序執(zhí)行---輸出的步驟進(jìn)行檢查

(1)輸入檢查是利用輸入LED指示燈識別，或用寫入器構(gòu)成的輸入監(jiān)視器檢查。當(dāng)輸入LED不亮?xí)r，可初步確定是外部輸入系統(tǒng)故障，再配合萬用表檢查。如果輸出電壓不正常，就可確定是輸入單元故障。當(dāng)LED亮而內(nèi)部監(jiān)視器無顯示時(shí)，則可認(rèn)為是輸入單元、CPU單元或擴(kuò)展單元的故障。

(2) 程序執(zhí)行檢查是通過寫入器上的監(jiān)視器檢查。當(dāng)梯形圖的接點(diǎn)狀態(tài)與結(jié)果不一致時(shí)，則是程序錯誤(例如內(nèi)部繼電器雙重使用等),或是運(yùn)算部分出現(xiàn)故障。

(3)輸出檢查可用輸出LED指示燈識別。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果正確而輸出LED指示錯誤時(shí)，則可認(rèn)為是CPU單元、1/0接口單元的故障。當(dāng)輸出LED是亮的而無輸出，則可判斷是輸出單元故障，或是外部負(fù)載系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。

另外，由于PLC機(jī)型不同，1/0與LED連接方式的不一樣(有的接于1/0單元接口上，有的接于1/0單元上)。所以，根據(jù)LED判斷的故障范圍也有差別。

5部分程序不執(zhí)行

檢查方法與前項(xiàng)相同

但是，如果計(jì)數(shù)器、步進(jìn)控制器等的輸入時(shí)間過短，則會出現(xiàn)無響應(yīng)故障，這時(shí)應(yīng)該校驗(yàn)輸入時(shí)間是否足夠大，校驗(yàn)可按輸入時(shí)間<輸入單元的最大響應(yīng)時(shí)間+運(yùn)算掃描時(shí)間乘以2的關(guān)系進(jìn)行。

6電源的短時(shí)掉電，程序內(nèi)容也會消失

(1) 這時(shí)除了檢查電池，還要進(jìn)行下述檢查

(2)通過反復(fù)通斷PLC本身電源來檢查。為使微處理器正確啟動，PLC中設(shè)有初使復(fù)位點(diǎn)電路和電源斷開時(shí)的保存程序電路。這種電路發(fā)生故障時(shí)，就不能保存程序。所以可用電源的通、斷進(jìn)行檢查。

(3) 如果在更換電池后仍然出現(xiàn)電池異常報(bào)警，就可判定是存儲器或是外部回路的漏電流異常增大所致。

(4)電源的通斷總是與機(jī)器系統(tǒng)同步發(fā)生，這時(shí)可檢查機(jī)器系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲影響。因?yàn)殡娫吹臄嚅_是常與機(jī)器系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)發(fā)生的故障，絕大部分是電機(jī)或繞組所產(chǎn)生的強(qiáng)噪聲所致。

7PROM不能運(yùn)轉(zhuǎn)

先檢查PROM插入是否良好，然后確定是否需要更換芯片

8電源重新投入或復(fù)位后，動作停止

這種故障可認(rèn)為是噪聲干擾或PLC內(nèi)部接觸不良所致。噪聲原因一般都是電路板中小電容容量減小或元件性能不良所致，對接觸不良原因可通過輕輕敲PLC機(jī)體進(jìn)行檢查。還要檢查電纜和連接器的插入狀態(tài)。

9變頻器對PLC模擬量的干擾

在自動化控制系統(tǒng)中，變頻器的使用越來越廣泛，變頻器對PLC模擬量干擾問題也凸顯出來。下面舉一個變頻器對PLC模擬量干擾的例子以及用信號隔離模塊克服此類干擾的解決辦法。

現(xiàn)象說明：西門子PLC中AO點(diǎn)發(fā)出一路4-20mA電流控制信號，輸出至西門子變頻器，無法控制變頻器啟動。

故障查找：

1、疑似模擬量輸出板卡問題，用萬用表測量4-20mA輸出信號，信號是正常的。

2、開始懷疑是變頻器控制信號輸入端有了問題，換了一臺同型號變頻器，問題仍然如此。

3、用一臺手持式信號發(fā)射器做4-20mA輸出信號源，輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號至變頻器，這下變頻器啟動了，因而我們排除了模擬量輸出板卡和變頻器的故障。

4、由此推測是變頻器的干擾信號傳導(dǎo)至模擬量通道所致。

5、為了驗(yàn)證，在PLC模擬量4-20mA輸出通道中加裝了一臺信號隔離模塊TA3012，TA3012的輸入端子5、6接模擬量輸出模塊，輸出端子1、2端子接變頻器，3、4端子接外部24VDC供電電源，變頻器正常啟動了。

6、據(jù)此斷定，問題的根源在于變頻器干擾模擬量通道所致。

10三菱PLC的故障排查

三菱PLC如何進(jìn)行根據(jù)LED指示燈（POWER指示燈、EPROR指示燈、輸入指示燈、輸出指示燈）的工作情況對PLC故障原因進(jìn)行排查。

01

POWER指示燈

POWER指示燈即電源指示燈，首先給三菱plc基本單元供電，正常的情況下POWER指示燈會亮，不需調(diào)整。 如果不亮：

（1）就要檢查電源接線是否有問題。另一種情況是在該電源上存在驅(qū)動傳感器時(shí)，要行檢查有無負(fù)載短路或過電流的現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

（2）檢查PLC內(nèi)是否存在其他導(dǎo)電性干擾物或其它異常情況，從而導(dǎo)致燒壞基本單元內(nèi)的保險(xiǎn)絲，如果是，就要排除干擾物和異常情況，再換上相應(yīng)好的保險(xiǎn)絲即可。

02

EPROR指示燈

EPROR指示燈又稱出錯指示燈，正常情況下是不亮的。EPROR指示燈故障指示有：

（1）EPROR指示燈閃爍 造成EPROR指示燈閃爍的原因有：

①程序語法錯誤（如忘記設(shè)置定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的常數(shù)等）。

②有異常噪音、導(dǎo)電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時(shí)。 如果三菱plc的運(yùn)行狀態(tài)為“STOP”，而且所有的輸出變?yōu)镺FF時(shí)，首先要檢查程序是否有錯，再檢查有無導(dǎo)電性異物混入和高強(qiáng)度噪音源。

（2）EPROR指示燈亮 EPROR指示燈亮的原因有：

①第一種情況是三菱plc的CPU受到混入的導(dǎo)電性異物質(zhì)或受外部異常噪音的干擾，以致CPU失控或運(yùn)算周期超過200ms，導(dǎo)致WDT出錯，EPROR指示燈亮。

②檢查plc的接地是否符合要求。檢查過程如果出現(xiàn)［EPROR］LED燈亮→閃爍的變化，請進(jìn)行程序檢查。

③如果EPROR指示燈是常亮狀態(tài)，檢查程序運(yùn)算周期是否過長（監(jiān)視D8012可知最大掃描時(shí)間）。

④plc內(nèi)部發(fā)生故障，請與技術(shù)服務(wù)商聯(lián)系。 如果plc運(yùn)行狀態(tài)處于“STOP”，而且所有輸出變?yōu)镺FF時(shí)，可以進(jìn)行斷電復(fù)位，若plc恢復(fù)正常，請檢查一下有無異常噪音發(fā)生源和導(dǎo)電性異物混入的情況。

03

輸入指示燈

輸入指示燈常見指示故障：

（1）輸入信號開關(guān)是OFF狀態(tài)，但是電路卻是導(dǎo)通的的原因：

①輸入開關(guān)的額定電流容量過大或由于油侵入等原因，容易產(chǎn)生接觸不良。

②當(dāng)輸入開關(guān)與LED燈亮用電阻并聯(lián)時(shí)，即使輸入開關(guān)OFF但并聯(lián)電路仍導(dǎo)通，仍可對三菱FX系列PLC進(jìn)行輸入。 以上原因不光OFF的輸入有影響，對ON的輸入同樣也影響。

（2）輸入信號開關(guān)是ON狀態(tài)，但是電路卻無法導(dǎo)通的的原因：

①光傳感器等輸入設(shè)備的發(fā)光／受光部位受外界干擾（如雜質(zhì)、灰塵或者損傷等），導(dǎo)致靈敏度大幅降低，從而造成不能形成回路的運(yùn)行狀態(tài)。

②輸入端子上存在不同的外加電壓損壞輸入回路。如：會造成三菱FX2N系列plc運(yùn)算周期短的時(shí)間內(nèi)，不能接收到ON和OFF的輸入。

04

輸出指示燈

輸出指示燈指示故障：負(fù)載不能進(jìn)行ON或OFF。 造成的原因：

①過載、負(fù)載短路或容量性負(fù)載的沖擊電流等，引起繼電器輸出接點(diǎn)粘合。

②接點(diǎn)接觸面不好導(dǎo)致接觸不良。

注意事項(xiàng)

1工作環(huán)境

溫度PLC要求環(huán)境溫度在0-55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有3Omm以上間隔；開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)刷強(qiáng)迫通風(fēng)。

濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%(無凝露)。

震動應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為10-55Hz的繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時(shí),必采取誠震措施,如采用減震膠等。

空氣避兔有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、化氫等，對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。

電源PLC供電電源為50Hz、220（1+10V）的交流電，對于電源線的干擾。PLC本身具有足夠的抵制能力，對于可靠性要求較高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之的干擾，還可以在電源輸入端串聯(lián)LC濾波電路。FX系列PLC有直流24V輸出線端，該接線端可為輸入傳感器（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）提供直流24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。

2安裝與布線

動力線、控制線及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。

PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。

PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。

PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及給你模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防止外界信號的干擾。

交流輸入線和直流輸出線不要在同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。

交流輸出線和直流輸出線不要用一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。

3I/O端的接線

輸入接線一般不要超過30米。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長些。輸入輸出線不能用同一根電纜，輸入輸出線要分開。盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用同一類型，同一電壓等級的電源。

由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒印制電路板。因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件

4PLC和變頻器共用

在PLC和變頻器同時(shí)使用的自控系統(tǒng)中，應(yīng)該著重注意一下事項(xiàng)：

1.PLC供電電源與動力系統(tǒng)電源(變頻器電源)分別配置，且PLC的供電應(yīng)該選擇隔離變壓器；

2.動力線盡量與信號線分開，信號線要做屏蔽；

3.無論是模擬信號輸入還是模擬信號輸出，模擬量通道一律使用信號隔離模塊；

4.PLC程序里做軟件濾波設(shè)計(jì)；

5.信號地與動力地分開設(shè)計(jì)。

做好以上五點(diǎn)，變頻器對PLC模擬量干擾的問題，即可迎刃而解。

七友們關(guān)于PLC的分享

西門子PLC怎樣縮短程序掃描周期？

1、沒必要共享信號時(shí)，放置在同一網(wǎng)絡(luò)里的多條指令，會產(chǎn)生額外的進(jìn)出棧操作(具體可以轉(zhuǎn)成STL來分析)，而且如果不是邏輯要求，應(yīng)避免橫向串聯(lián)，這樣至少可以減少一個“與”指令。好處僅僅是放在一個網(wǎng)絡(luò)里，感覺緊湊一點(diǎn)。

2、合理使用立即IO指令(盡量減少使用)節(jié)約PLC處理立即指令的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

3、計(jì)算中盡量使用計(jì)算結(jié)果存儲器，而不用過渡存儲器。

4、可以用“字”的時(shí)候盡量避免用“雙字”，可以用整數(shù)時(shí)，盡量避免用實(shí)數(shù)。

5、盡量避免數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，不得不用時(shí)，盡量用AC存放中間變量，減少轉(zhuǎn)換次數(shù)?；蛘呔幊虝r(shí)先預(yù)留出存儲空間，比如：用VW2存整數(shù)時(shí)，VW0空出不用，就可以直接以VD0的形式來進(jìn)行訪問VW2中的數(shù)據(jù)。

6、減少非必要網(wǎng)絡(luò)掃描，把可以設(shè)條件執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)(特別是AIW、AQW)，歸類到子程序中作條件調(diào)用(例如定時(shí)中斷)。

7、在保證工藝要求前提下，適當(dāng)減小發(fā)生中斷的頻率。