plc運行故障的常見原因及處理方法

第一部分

運行中PLC故障常見原因及處理方法

(一)

外圍電路元器件故障

此類故障在PLC工作一定時間后的故障中經常發生。在PLC控制回路中如果出現元器件損壞故障，PLC控制系統就會立即自動停止工作。

輸入電路是PLC接受開關量、模擬量等輸入信號的端口，其元器件質量的優劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統可靠性的重要因素。

對于開關量輸出來說，PLC的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應根據負載要求來決定，選擇不當會使系統可靠性降低 嚴重時導致系統不能正常工作。

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此外，PLC的輸出端子帶負載能力是有限的.如果超過了規定的最大限值.必須外接繼電器或接觸器.才能正常工作。

外接繼電器、接觸器、電磁閥等執行元件的質量，是影響系統可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。

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(二)

端子接線接觸不良

此類故障在PLC工作一定時間后隨著設備動作的頻率升高出現。由于控制柜配線缺陷或者使用中的震動加劇及機械壽命等原因，接線頭或元器件接線柱易產生松動而引起接觸不良。

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這類故障的排除方法是使用萬用表，借助控制系統原理圖或者是PLC邏輯梯形圖進行故障診斷維修。

對于某些比較重要的外設接線端子的接線，為保證可靠連接，一般采用焊接冷壓片或冷壓插針的方法處理。

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(三)

PLC受到干擾引起的功能性故障

自動化系統中所使用的各種類型PLC，是專門為工業生產環境而設計的控制裝置。在設計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應惡劣工業環境的能力、運行穩定性和較高的可靠性。因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境使用。PLC受到的干擾可分為外部干擾和內部干擾。

在實際的生產環境下，外部干擾是隨機的，與系統結構無關，且干擾源是無法消除的 只能針對具體情況加以限制。

內部干擾與系統結構有關。主要通過系統內交流主電路、模擬量輸入信號等引起，通過精心設計系統線路或系統軟件濾波等處理，可使內部干擾得到最大限度的抑制。

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PLC生產現場的抗干擾技術措施——通常從電源與接地保護、接線安排 屏蔽和抗噪聲等4個方面著手考慮：

（1）電源與接地保護

PLC本身的抗干擾能力一般都很強。通常.將PLC的電源與系統的動力設備電源分開配線 對于電源線來的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。

但是電源干擾特別嚴重，可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設備與地之間的干擾，提高系統的可靠性。如果一個系統中含有擴展單元，則其電源必須與基本單元共用一個開關控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時進行。

為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC接專用地線 接地線線徑要足夠粗.接地電阻要小于4Ω，接地點應盡可能靠近PLC，并且接地點要與其它設備分開。對供電系統中的強電設備，其外殼、柜體、框架、機座及操作手柄等金屬構件必須保護接地。

PLC內部電路包括CPU、存儲器和其他接口共接數字地.外部電路包括A/D、D/A 等共接模擬地 并用粗短的銅線將PLC底板與中央接地點星形聯結防哚聲干擾。PLC非接地工作時，應將PLC的安裝支架容性接地以抑制電磁干擾。

（2）接線安排

電氣柜內線路走線布置

只有有屏蔽的模擬量輸入信號線才能與數字量信號線裝在同一線槽內，直流電壓數字量信號線和模擬量信號線不能與交流電壓線同在一線槽內。

只有有屏蔽的220V電源線才能與信號線裝在同一線槽內。

電氣柜電纜插頭的屏蔽一定要可靠接地。

電氣柜外部走線安排

直流和交流電壓的數字量信號線和模擬量信號線一定要各自用獨立的電纜，且要用屏蔽電纜。

信號線電纜可與電源電纜共同裝在一線槽內，為改進抗噪性建議保證間隔10cm以上。

（3）屏蔽處理

PLC外殼的屏蔽，一般應保證與電氣柜浮空。在PLC外殼底板上加裝一塊等位屏蔽板(一般使用鍍鋅板).保護地使用銅導線與底板保持一點連接其截面積應不少于1 0mm ，以構成等位屏蔽體，有效地消除外部電磁場的干擾。

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對模擬量信號的屏蔽總線可絕緣并將中央點連到參考電位或地(GND)上。數字量信號線的電纜兩端接地可保證較好地排除高頻干擾。

（4）抗噪聲的措施

對處于強磁場(例如變壓器)的部分要進行金屬屏蔽 電控柜內不宜采用熒光燈具照明。PLC控制系統電源也應采用相應的抗干擾措施。

PLC控制系統電源抗干擾的方法有采用隔離變壓器、低通濾波器及應用頻譜均衡法3種。其中隔離變壓器是最用的，因為PLC的I/O模塊電源常用DC24V，須經隔離變壓器降壓，再經整流橋整流供給，或者直接使用開關電源供給。

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(四)

PLC周期性死機

PLC周期性死機的特征是PLC每運行若干時間就出現死機或者程序混亂，或者出現不同的中斷故障顯示，重新啟動后又一切正常。根據實踐經驗認為，該現象最常見原因是由于PLC機體長時間的積灰造成。

所以應定期對PLC機架插槽接口處進行吹掃。吹掃時可先用壓縮空氣或軟毛刷將控制板上、各插槽中的灰塵吹掃凈，再用95%酒精擦凈插槽及控制板插頭。清掃完畢后細心檢查一遍，恢復開機便能正常運行。

PLC程序丟失通常是由于接地不良接線有誤、操作失誤和干擾等幾個方面的原因造成的：

1、PLC 主機及模塊必須有良好的接地。

2、主機電源線的相線與中性線必須接線正確。

3、預先準備好程序包，用作備份。

4、使用手持編程器查找故障時，應將鎖定開關置于垂直位置，拔出就可起到保護內存的功能。

5、由于干擾的原因造成PLC程序丟失.其處理方法可參照PLC受干擾引起故障的處理。

第二

部分

PLC 故障查找流程圖

N.1總體檢查

根據總體檢查流程圖找出故障點的大方向，逐漸細化，以找出具體故障，如下圖所示。

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NO.2電源故障檢查

電源燈不亮需對供電系統進行檢查，檢查流程圖如下圖所示。

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NO.3運行故障檢查

電源正常，運行指示燈不亮，說明系統已因某種異常而終止了正常運行，檢查流程圖如下圖所示。

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NO.4輸入輸出故障檢查

輸入輸出是PLC 與外部設備進行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關外，還與聯接配線、接線端子、保險管等元件狀態有關。檢查流程圖如下圖所示。

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第二部分

PLC產品本身的可靠性可以保證，但在應用中一些不正確的操作會造成一定的影響。為大家整理了一些PLC日常應用中的9個小技巧，希望能對大家在日常使用PLC有所幫助。

一、PLC自身故障判斷

一般來說，PLC是極其可靠的設備，出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運行出錯的概率幾乎為零;PLC輸入點如不是強電入侵所致，幾乎也不會損壞;PLC輸出繼電器的常開點，若不是外圍負載短路或設計不合理，負載電流超出額定范圍，觸點的壽命也很長。

因此，查找電氣故障點，重點要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題，這對快速維修好故障設備、快速恢復生產是十分重要的，因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修，重點不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。

二、輸入輸出(I/O)模塊的選取

輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點型。

晶體管型的開關速度最快(一般0.2ms)，但負載能力最小，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開關、信號聯系的設備，一般與變頻、直流裝置等信號連接，應注意晶體管漏電流對負載的影響。

可控硅型優點是無觸點、具有交流負載特性，負載能力不大。

繼電器輸出具有交直流負載特點，負載能力大。常規控制中一般首先選用繼電器觸點型輸出，缺點是開關速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開關應用。

三、接地問題

PLC系統接地要求比較嚴格，最好有獨立的專用接地系統，還要注意與PLC有關的其他設備也要可靠接地。多個電路接地點連接在一起時，會產生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。

產生不同的接地電勢的原因，通常是由于接地點在物理區域上被分隔的太遠，當相距很遠的設備被通信電纜或傳感器連接在一起的時候，電纜線和地之間的電流就會流經整個電路。

即使在很短的距離內，大型設備的負載電流也可以在其與地電勢之間產生變化，或者通過電磁作用直接產生不可預知的電流。

在不正確的接地點的電源之間，電路中有可能產生毀滅性的電流，以至于破壞設備。

PLC系統一般選用一點接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可以采用屏蔽浮地技術，即信號電纜的屏蔽層一點接地，信號回路浮空，與大地絕緣電阻應不小于50MΩ。

四、消除線間電容避免誤動作

電纜的各導線間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內。即使是合格電纜，當電纜長度超過一定長度時，各線間的電容容值也會超過所要求的值。

當把此電纜用于PLC輸入時，線間電容就有可能引起PLC的誤動作，會出現許多無法理解的現象。

這些現象主要表現為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入;PLC應該有的輸入沒有，而不應該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應當做到：

1、使用電纜芯絞合在一起的電纜；

2、盡量縮短使用電纜的長度；

3、把互相干擾的輸入分開使用電纜；

4、使用屏蔽電纜。

五、抗干擾處理

工業現場的環境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過與現場設備相連的電纜引入PLC的。

除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意采取一些抗干擾措施：

1、模擬量信號屬于小信號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層屏蔽電纜；

2、高速脈沖信號(如脈沖傳感器、計數碼盤等)應選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈沖信號對低電平信號的干擾；

3、PLC之間的通信電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜；

4、模擬信號線、直流信號線不能與交流信號線在同一線槽內走線；

5、控制柜內引入引出的屏蔽電纜必須接地，應不經過接線端子直接與設備相連；

6、交流信號、直流信號和模擬信號不能共用一根電纜，動力電纜應與信號電纜分開敷設。

7、在現場維護時，解決干擾的方法有：對受干擾的線路采用屏蔽線纜，重新敷設;在程序中加入抗干擾濾波代碼。

六、標記輸入輸出，方便檢修

PLC控制著一個復雜系統，所能看到的是上下兩排錯開的輸入輸出繼電器接線端子、對應的指示燈及PLC編號，就像一塊有數十只腳的集成電路。

任何一個人如果不看原理圖來檢修故障設備，會束手無策，查找故障的速度會特別慢。

這種情況，根據電氣原理圖繪制一張表格，貼在設備的控制臺或控制柜上，標明每個PLC輸入輸出端子編號與之相對應的電器符號，中文名稱，即類似集成電路各管腳的功能說明。

有了這張輸入輸出表格，對于了解操作過程或熟悉本設備梯形圖的電工就可以展開檢修了。但對于那些對操作過程不熟悉，不會看梯形圖的電工來說，就需要再繪制一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。

用表來實際說明大部分操作過程中輸入回路(觸發元件、關聯元件)和輸出回路(執行元件)的邏輯對應關系。實踐證明，如果能熟練利用輸入輸出對應表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕松自如。

七、通過程序邏輯推斷故障

現在工業上經常使用的PLC種類繁多，對于低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對于中gao端機，如S7-300，許多程序是用語言表編的。

實用的梯形圖必須有中文符號注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設備工藝或操作過程，看起來比較容易。

若進行電氣故障分析，一般是應用反查法或稱反推法，即根據輸入輸出對應表，從故障點找到對應PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動作的邏輯關系。

經驗表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因為設備同時發生兩起及兩起以上的故障點是不多的。

八、充分合理利用軟、硬件資源

1、不參與控制循環或在循環前已經投入的指令可不接入PLC;

2、多重指令控制一個任務時，可先在PLC外部將它們并聯后再接入一個輸入點;

3、盡量利用PLC內部功能軟元件，充分調用中間狀態，使程序具有完整連貫性，易于開發，同時也減少硬件投入，降低了成本;

4、條件允許的情況下最好獨立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護其它輸出回路;當一個輸出點出現故障時只會導致相應輸出回路失控;

5、輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程序上聯鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負載在兩方向動作;

6、PLC緊急停止應使用外部開關切斷，以確保安全。

九、其他注意事項

1、不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC;

2、接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯，接地線截面積不小于2mm2；

3、輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備(光電傳感器等)；

4、一些PLC有一定數量的占有點數(即空地址接線端子)，不要將線接上；

5、當PLC輸出電路中沒有保護時，應在外部電路中串聯使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞。