懂得這些PLC原理，應聘電氣主管成功率85%

CPU 軟件 914289033 2018-12-15

近年來，隨著社會的發展，PLC可編程序控制器在工業生產中得到了廣泛的使用，同時技術人員對其使用要求也在逐年增高，因此對系統正常穩定運行要求也越來越高。

可編程操控器（PLC）是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它採用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。但是由於工業現場環境比較複雜，PLC故障處理也是儀表設備維護的重點之一，本文就PLC常見故障及常見故障解決方案做以分享，幫助自動化人提升PLC維護技能。

常見故障多發點

在整個PLC控制系統中，最容易發生故障的地點在現場，現場最容易在以下幾個方面出故障。

1.第一類故障點也是故障最多的地點)在繼電器、接觸器。

如某生產線PLC控制系統的日常維護中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關。除了產品本身質量原因之外，主要是由於現場環境比較惡劣。例如，暴露於生產環境中的接觸器觸點易打火或氧化，逐漸發熱變形，直至不能使用。該生產線所有現場的控制箱都是選用密閉性較好的盤櫃，其內部元器件較其他採用敞開式盤櫃內元器件的使用壽命明顯要長。所以避免此類故障應儘量選用高性能繼電器，並改善元器件使用環境，就可以減少更換的頻率，降低對系統運行的影響。

2.第二類故障多發點在閥門或閘板這一類的設備上。

因為這類設備的執行機構相對位移較大；或者傳動結構複雜，機械、電氣、液壓等各環節稍有不到位就會產生誤差或故障。在長期的運行狀態下，如果缺乏運行維護，易造成閥體部件的卡，堵，漏等現象。因此在系統運行時要加強對此類設備的巡檢，發現問題及時處理。我廠對此類設備建立了嚴格的點檢制度，定期檢查閥門是否變形，執行機構是否靈活可用，控制器是否有效等，很好地保證了整個控制系統的有效性。

3.第三類故障點可能發生在開關、極限位置、安全保護和現場操作上的一些元件或設備上。

其原因可能是因為長期磨損，也可能是長期不用而鏽蝕老化。如該生產線窯尾料球儲庫上的布料行走車來回移動頻繁，而且現場粉塵較大，所以接近開關觸點出現變形、氧化、粉塵堵塞等從而導致觸點接觸不好或機構動作不靈敏。對於這類設備故障的處理主要體現在定期維護，使設備時刻處於完好狀態。對於限位開關尤其是重型設備上的限位開關除了定期檢修外，還要在設計的過程中加入多重的保護措施。

4.第四類故障點可能發生在PLC系統中的子設備。

這類設備如接線盒、線端子、螺栓螺母等處。這類故障產生的原因除了設備本身的製作工藝原因外還和安裝工藝有關，如有人認為電線和螺釘連接是壓的越緊越好，但在二次維修時很容易導致拆卸困難，大力拆卸時容易造成連接件及其附近部件的損害。長期的打火、鏽蝕等也是造成故障的原因。根據工程經驗，這類故障一般是很難發現和維修的。所以在設備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進行，不留設備隱患。

5.第五類故障點是傳感器和儀表。

這類故障在控制系統中一般反映在信號的不正常，這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，並儘量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內部進行軟件濾波。這類故障的發現及處理也和日常點巡檢有關，發現問題應及時處理。

6.第六類故障主要是電源、地線和信號線的噪聲(干擾)。

問題的解決或改善主要在於工程設計時的經驗和日常維護中的觀察分析。

要減小故障率，很重要的一點是要重視工廠工藝和安全操作規程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規程，嚴格執行—些相關的規定，如保持集中控制室的環境等等，同時在生產中也應加強這些方面的管理。

過程控制系統本身是一個完整的系統，所以在分析故障或處理故障時也要注意系統性，單獨的對某一部分的優化有時並不能提高系統的整體性能。如過分追求元器件的精度而不考慮實際的需要以及和相關設備精度的匹配，將徒然增加系統成本。在日常維護中也有過把系統越改越複雜的現象，如採用複雜的控制方式和設備來實現本可以用簡單裝置來實現的控制，違背了經濟、簡單、實用的原則，並可能會增加故障率，這也是要注意的地方。

PLC故障問題解決方法

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。

1.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，負載電流超出額定範圍，觸點的壽命也很長。

因此，我們查找電氣故障點，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控制迴路的電氣故障檢修，重點不在PLC本身，而是PLC所控制迴路中的外圍電氣元件。

2.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，適用於快速開關、信號聯繫的設備，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。常規控制中一般宜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，不適於高頻開關應用。

3.接地問題

PLC系統接地要求比較嚴格，宜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，通常是由於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，以至於破壞設備。

PLC系統一般宜選用單點接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對於模擬信號可以採用屏蔽浮地技術，即信號電纜的屏蔽層一點接地，信號迴路浮空，與大地絕緣電阻應不小於50MΩ。

4.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範圍之內。即使是合格的電纜，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，當把此電纜用於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，應做到：

使用電纜芯絞合在一起的電纜；
儘量縮短使用電纜的長度；
把互相干擾的輸入分開使用電纜；
使用屏蔽電纜。

5.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，宜注意採取一些抗干擾措施：

模擬量信號屬於小信號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層屏蔽電纜；
高速脈衝信號（如脈衝傳感器、計數碼盤等）應選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈衝信號對低電平信號的干擾；
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；
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；
控制櫃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；
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。
在現場維護時，解決干擾的方法有：對受干擾的線路採用屏蔽線纜，重新敷設；在程序中加入抗干擾濾波代碼。

6.標記輸入輸出，方便檢修

PLC控制著一個複雜系統，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，就像一塊有數十隻腳的集成電路。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。鑑於這種情況，我們宜根據電氣原理圖繪製一張表格，貼在設備的控制檯或控制櫃上，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，對於瞭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。但對於那些對操作過程不熟悉，不會看梯形圖的電工來說，就需要再繪製一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實際說明了大部分操作過程中輸入迴路（觸發元件、關聯元件）和輸出迴路（執行元件）的邏輯對應關係。實踐證明如果你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，也能輕鬆自如。

7.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，對於低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對於中高端機，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註解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概瞭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係。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。

8.充分合理利用軟、硬件資源