PLC控制系統常見故障診斷與處理
文：朱軍生 張 敏 盧曉峰
摘 要：本文根據PLC的特點，對PLC系統的日常維護和常見故障的診斷及排除進行了較為詳細的論述。
關鍵詞： PLC 維護；故障；故障診斷
1 概述
PLC 技術已廣泛應用于各控制領域，它具有其它控制器無可比擬的優點，靈活性、可靠性高、抗干擾能力強，在惡劣的生產環境里，仍然可以正常地工作。作為PLC本身，它的故障發生率非常低，機器無故障時間可達到4萬－5萬小時，具有高度可靠性。但是故障時間長并不等于絕對無故障，使用不當或環境條件惡化，都會增加故障率。而且，PLC并不是單獨工作的，與之相連的有上位機和現場生產控制設備，有的還有模擬屏等，整個構成PLC系統。在這個系統中，往往一出故障就很難判斷究竟是哪一部分引起的。因此技術人員應當做好PLC控制系統日常維護，并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故障。
2 故障分類及故障分布
要快速確診PLC控制系統故障，提高維修效率，就需要了解PLC控制系統故障分類及故障分布。PLC控制系統故障可分為PLC故障和現場生產控制設備故障兩部分。PLC故障又可分為CPU單元故障和I/O單元及電源模塊故障。一般來講PLC具有高度可靠性PLC自身的故障比例僅約為5％，現場控制設備的故障比例約為95％，PLC自身的故障中CPU單元故障占其中的10％，電源在連續工作中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的，而PLC是通過I／O端口與外部聯系的，受到外部各種干擾和故障的影響，所以I/O單元及電源模塊故障占其中的90％。可見，PLC系統的故障主要發生在現場控制設備。
3 故障診斷及處理
3.1 PLC故障診斷的方法步驟
（1）發生異常時的識別。發生故障時，為了迅速查出故障原因并予以及時處理，在切斷電源和復位之前，必須識別下述兩點：
① 現場設備動作狀態。向運行人員了解現場設備的運行情況。
②觀察PLC面板顯示內容。PLC有很強的自診斷能力，當PLC出現自身故障或外圍設備故障，都可用PLC面板上具有的診斷指示功能的發光二極管的亮、滅來查找。并通過編程軟件查看PLC自診斷結果的顯示內容。
（2）異常狀態的識別。為了識別異常狀態如何變化。可以將開關從“RUN”位置切換至“STOP”位置，經短暫復位再切換至“RUN”位置開關或保持在“RUN”位置不變，切除PLC電源后再投入運行。經過上述操作后，如果PLC返回初始狀態并能正常運轉，就可判定并不是PLC硬件故障或軟件異常，而是外部原因所致，如噪聲干擾、電源異常等等。
（3）判斷是否硬件故障。PLC硬件故障具有持續性和重復性。其判斷方法是切斷后再接通PLC電源或復位操作，重新裝載用戶程序，通過幾次重復試驗都發生了相同的故障，則可判定是PLC本身的硬件故障。經過上述操作后，如果故障不能再現，就說明是外部環境干擾或是瞬時停電所致。
（4）判斷是否程序錯誤。PLC程序錯誤引起的故障具有再現性，可通過編程軟件在線檢查確定。
（5）判斷是否外部原因。PLC控制系統發生異常時，大多數是PLC外部出了問題。主要檢查的項目如下：
① 檢查輸入/輸出設備狀態。
② 檢查配線。輸入/輸出配線有可能斷路、短路、接地，也可能與其他導線相碰等。
③ 噪聲、浪涌。
④ 電源異常。
（6）故障的產生與外部工作同步。判斷噪聲、瞬時停電等外部原因最有效的方法，就是了解PLC之外生產設備的工作狀態，分析故障現象是否與外部工作狀態同步。若故障現象與被控對象的特定狀態同步發生，說明該故障與被控對象有關。另外故障現象也會與其他生產設備和特定狀態同步發生。
3.2 PLC常見故障診斷和處理
（1）電源故障
電源指示燈不亮, 5V系統本身故障，則PLC整機停止工作，5V以外系統故障，則輸入或輸出不動作，需對供電系統進行診斷。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,如果沒有燒壞, 或更換熔絲后反復燒壞，下一步就是檢查受電線路是否有問題,若受電線路無問題,則應更換電源部件。
（2）CPU單元故障診斷和處理
（3）輸入單元故障診斷和處理
（4）輸出單元故障診斷和處理
4 結語
在實際工作過程中，應詳細了解PLC的結構和工作原理，以及工廠生產工藝和現場設備的情況，充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進行檢查和日常維護，以保證PLC控制系統安全、可靠地運行。
【參考實例】 西門子S7-200PLC的維護檢修要點
一、維護檢查
可編程控制器的主要構成元器件是以半導體器件為主體,考慮到環境的影響,隨著使用時間的增長,元器件總是要老化的。因此定期檢修與做好日常維護是非常必要的。需要有一支具有一定技術水平、熟悉設備情況、掌握設備工作原理的檢修隊伍,做好對設備的日常維修。對檢修工作要制定一個制度,按期執行,保證設備運行狀況最優。每臺PLC都有確定的檢修時間,一般以每6個月~1年檢修一次為宜。當外部環境條件較差時,可以根據情況把檢修間隔縮短。PLC定期檢修的內容如表“PLC定期檢修的內容”所示。
二、故障排除
PLC是一種可靠性、穩定性極高的控制器。只要按照其技術規范安裝和使用,出現故障的概率極低。但是,一旦出現了故障,一定要按表“PLC硬件故障診斷表”所示步驟進行檢查、處理。特別是檢查由于外部設備故障造成的損壞,一定要查清故障原因,待故障排除以后再試運行。
【說明書截圖參考】：
三、錯誤代碼
S7-200的每個錯誤代碼都代表相應的含義，具體代碼，參考西門子《 SIMATIC S7-200 SMART 系統手冊》中的“錯誤代碼”。
【說明書截圖參考】：
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