可編程控制器的常見(jiàn)故障分析與處理

李海兵

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，629000）

近年來(lái)，隨著全球電子信息技術(shù)以及機(jī)械生產(chǎn)水平的不斷提升，各種控制裝置受到很多企事業(yè)單位領(lǐng)導(dǎo)的喜愛(ài)。可編程控制器作為新型的控制裝置，其在自動(dòng)化工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍十分廣泛，其構(gòu)成自控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的開(kāi)展各種控制工作，但是因?yàn)榄h(huán)境變化異常和使用不當(dāng)?shù)惹闆r的制約，經(jīng)常會(huì)使控制器出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，從而影響正常生產(chǎn)工作，甚至還會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的故障隱患問(wèn)題發(fā)生，影響企業(yè)正常的產(chǎn)品產(chǎn)出，接下來(lái)，本文就重點(diǎn)對(duì)可編程控制器的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析：

1 日系PBI可編程控制器的常見(jiàn)故障分析

為了增加可編程控制使用的期限，保證控制其在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠更好的提供產(chǎn)能輸出，我們就必須對(duì)可編程控制器系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析與研究，比如像元器件的老化問(wèn)題和設(shè)備損耗問(wèn)題等，我們必須對(duì)這些問(wèn)題有一個(gè)較為全面和清晰的認(rèn)識(shí)與判斷，從而便于在故障發(fā)生之前采取科學(xué)合理的防范措施阻止發(fā)生故障的一切因素的形成，或者是在故障出現(xiàn)后以最快的速度制定出相關(guān)故障的解決措施，做到盡快修復(fù)故障，從而避免生產(chǎn)停滯問(wèn)題的發(fā)生。

1.1 可編程控制器的系統(tǒng)故障概念分析

系統(tǒng)故障指的是在整體控制系統(tǒng)內(nèi)，其中擺闊了PLC控制系統(tǒng)、電子元器件和機(jī)械設(shè)備等一系列相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)失效或者是故障情況的總和?？删幊炭刂破骺刂撇糠种饕酥醒肟刂破?、輸入輸出設(shè)備、擴(kuò)展設(shè)備、主機(jī)箱以及相應(yīng)的外部控制設(shè)備和控制程序?？删幊炭刂破鞯默F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要包括了各種電動(dòng)機(jī)、線路、閥門、傳感器、接觸器以及電子閥等。

1.2 可編程控制器系統(tǒng)的故障分析

可編程控制器常見(jiàn)的故障有：第一，在電子控制器控制系統(tǒng)中只有少量的故障會(huì)發(fā)生，這些故障大約站到了裝置故障總量的5%，這5%的故障主要包括了中央控制器故障（中央控制器故障大約站到內(nèi)部故障總量的十分之三），出現(xiàn)在電源模塊、存儲(chǔ)器、處理器、系統(tǒng)總線以及通訊模塊等結(jié)構(gòu)上的故障大約站到了內(nèi)部故障總量的十分之七；第二，大量故障約占裝置故障總量的95%，這部分故障主要發(fā)生于傳感器運(yùn)和啟動(dòng)器等連接控制器件和執(zhí)行控制器件的電纜方面，這些故障較為復(fù)雜，且故障原因查找較為麻煩，很難快速的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題，與此同時(shí)，這類故障錯(cuò)綜復(fù)雜排列與可編程控制器內(nèi)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，即使很小一點(diǎn)的問(wèn)題也很有可能造成控制器的全盤癱瘓，從而嚴(yán)重影響了可編程控制器的正常運(yùn)行。

1.3 CPU和電源故障分析

第一，保險(xiǎn)熔斷次數(shù)過(guò)多，其主要原因是電壓切換過(guò)程中端子的設(shè)定不正確或者是電源短路。

第二，指示燈電源不亮問(wèn)題，其主要原因是保險(xiǎn)熔斷、電壓切換過(guò)程中端子設(shè)定出現(xiàn)問(wèn)題以及LED指示燈出現(xiàn)故障。

第三，運(yùn)行燈不亮，其主要原因是程序出錯(cuò)，比如像在編程過(guò)程中沒(méi)有編寫結(jié)束指令等、電源損壞、運(yùn)行燈破損、輸入輸出設(shè)備的位置出現(xiàn)變動(dòng)。

第四，CPU在運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤運(yùn)算，其主要原因是監(jiān)控操作過(guò)程中錯(cuò)誤改寫了原有程序、較大干擾導(dǎo)致程序的存儲(chǔ)器出現(xiàn)較大變動(dòng)、電源供應(yīng)過(guò)程中有斷續(xù)情況發(fā)生、電源損壞、外部噪聲干擾、鋰電池的電壓不夠等。

1.4 輸入單元的故障

第一，輸入接點(diǎn)接通情況不理想導(dǎo)致LED燈不亮，其主要原因是沒(méi)有添加外部的輸入電源、輸入單元的電壓不能滿足需求、端子的排壓線出現(xiàn)松動(dòng)情況、單元內(nèi)部出現(xiàn)故障比如像輸入驅(qū)動(dòng)電路或者是繼電器線路損壞。

第二，輸入關(guān)斷出現(xiàn)故障，其主要原因是繼電器出現(xiàn)損壞。

第三，輸入接點(diǎn)出現(xiàn)不規(guī)則的通斷情況，其主要原因是輸入線或者是壓線端子的連接狀況出現(xiàn)問(wèn)題、噪聲引起動(dòng)作上的錯(cuò)誤、輸入的電壓不滿足設(shè)備需求。

第四，特定的繼電器接點(diǎn)連通出現(xiàn)問(wèn)題，其主要原因有輸入線路出現(xiàn)斷線情況、端子與輸入線的連接出現(xiàn)問(wèn)題、外部的輸入時(shí)間過(guò)短、輸入指令過(guò)程中使用了特殊的輸入接點(diǎn)符號(hào)等。

第五，特定的繼電器出現(xiàn)關(guān)斷失靈故障，其主要原因有輸入電路出現(xiàn)故障、指令輸出過(guò)程中使用了特殊的輸入接點(diǎn)符號(hào)等。

第六，輸入接點(diǎn)的動(dòng)作正常但是LED顯示燈卻不亮，其主要原因是因LED顯示燈損壞造成的。

1.5 輸出單元的故障

第一，輸出接通故障，其主要原因有沒(méi)有增設(shè)負(fù)載電源、負(fù)載電壓不能滿足設(shè)備需求、輸出端子的連接情況不滿足設(shè)備需求、保險(xiǎn)熔斷、總線插座的不良接觸情況、輸出單元的內(nèi)部故障（比如像繼電器出現(xiàn)損壞等）。

第二，輸出關(guān)斷失靈，其主要原因是輸出單元出現(xiàn)內(nèi)部故障（比如像繼電器出現(xiàn)損壞）。

第三，輸出接點(diǎn)的不規(guī)則通斷故障，其主要原因有外部負(fù)載的電壓過(guò)低、程序中的指令繼電器號(hào)出現(xiàn)重復(fù)情況、噪聲引發(fā)誤動(dòng)作、端子與輸出線的不良連接等。

第四，特定的繼電器號(hào)出現(xiàn)不接通輸出故障，其主要原因有信號(hào)輸出的時(shí)間過(guò)短、程序指令繼電器號(hào)出現(xiàn)重復(fù)、輸出配線出現(xiàn)斷線情況、端子的不良連接情況。

第五，特定的繼電器號(hào)輸出關(guān)斷失靈故障，其主要原因有程序中的指令繼電器號(hào)出現(xiàn)重復(fù)情況、因?yàn)樨?fù)債電壓和剩余漏電流的影響使得接點(diǎn)無(wú)法復(fù)位等情況。

第六，輸出接點(diǎn)的工作正常但是LED燈不亮，其主要原因是LED燈損壞。

1.6 程序故障

程序無(wú)法正常送出或?qū)懭耄瑢?dǎo)致這一故障的主要原因有可編程控制器的連接電纜出現(xiàn)不良連接情況，可編程控制器出現(xiàn)內(nèi)部故障情況（比如像按鍵損壞等）。

2 日系PBI可編程控制器系統(tǒng)的故障處理問(wèn)題研究

可編程控制器控制系統(tǒng)的大部分故障都集中在外部設(shè)備上，只有很少一部分故障發(fā)生在可編程控制器內(nèi)部，所以，在對(duì)可編程控制器進(jìn)行維修的過(guò)程中應(yīng)首先將注意力放到外部設(shè)備上。其次，在這很少一部分的控制器內(nèi)部故障中，只有約10%的故障出現(xiàn)在控制器內(nèi)部，剩余故障大多發(fā)生于I/O模塊內(nèi)，在發(fā)生故障時(shí)，我們應(yīng)首先確定發(fā)生故障的位置，確定故障是發(fā)生在內(nèi)部設(shè)備中還是發(fā)生在外部設(shè)備中，如果故障發(fā)生在內(nèi)部設(shè)備中，我們應(yīng)進(jìn)一步確定故障是發(fā)生在控制器內(nèi)還是發(fā)生在I/O模塊內(nèi)，最后我們才應(yīng)當(dāng)確定故障是發(fā)生在軟件故障上還是硬件故障上。

2.1 利用可編程控制器的輸入輸出燈判斷發(fā)生故障的大體方向

指示燈是否處于亮狀態(tài)是一個(gè)直接而有效的故障發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)手段，外部設(shè)備故障通常都會(huì)發(fā)生在接觸器、繼電器；運(yùn)控轉(zhuǎn)換設(shè)備、接地轉(zhuǎn)換設(shè)備、開(kāi)關(guān)、安全保護(hù)設(shè)備；信號(hào)線噪聲、地線噪聲、電源噪聲等設(shè)備上，因此，排除起來(lái)就較為容易?？删幊炭刂破髯陨砉收贤ǔＳ须娫措妷汗收希请妷汗收喜灰欢ㄅc電源電路有關(guān)，有些時(shí)候內(nèi)部短路也會(huì)導(dǎo)致電壓故障出現(xiàn)；輸入模板故障；控制器內(nèi)部的其他電路故障；控制器。

2.2 利用上位監(jiān)控系統(tǒng)功能判斷二級(jí)故障

利用尚未監(jiān)控器的在線監(jiān)控功能，通過(guò)監(jiān)控梯形圖監(jiān)控故障，比如軟觸電不同顏色顯示信號(hào)代表了不同狀態(tài)，查找XO，設(shè)備若顯示NO，則表示輸入信號(hào)送入到二級(jí)控制器內(nèi)，然后檢查輸出YO，如果設(shè)備顯示NO，則表示輸出信號(hào)在控制器中的寄存器內(nèi)已經(jīng)形成。輸入輸出端口如果出現(xiàn)損壞，可以使用冗余端口對(duì)程序進(jìn)行修改，從而使設(shè)備恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

3 總結(jié)

由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度日益迅猛，很多集成化高的儀表設(shè)備大量投入到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，伴隨著這種集成化較高的設(shè)備大量投入使用，其所帶來(lái)的負(fù)面故障也很難被查找出來(lái)，從而也就增加了設(shè)備處理難度，在傳統(tǒng)形勢(shì)下，處理故障的方式通常是將卡板更換，更有甚者直接更換整機(jī)，如果設(shè)備出現(xiàn)故障就需要更換整機(jī)的話，那么無(wú)疑會(huì)增加企業(yè)的財(cái)政負(fù)擔(dān)，因此，我們應(yīng)在儀表裝置分析和內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制方面多下功夫，盡可能的縮小故障可疑的范圍，利用集成冗余軟件功能強(qiáng)大、元件多等特點(diǎn)，更加有效和經(jīng)濟(jì)的處理可編程控制器的常見(jiàn)故障，從而避免資源浪費(fèi)情況的發(fā)生，為國(guó)家和企業(yè)節(jié)省更多的建設(shè)資金。

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