PLC故障？十個解決方案！

引言

PLC，可編程邏輯控制器，是工業(yè)自動化領(lǐng)域中的核心組件。

它們在控制各種機械設(shè)備、自動化流程和系統(tǒng)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

本文列舉了10個PLC應(yīng)用的使用技巧，幫助您更高效解決日常工作中遇到的問題。

01

接地問題

PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴格，最好有獨立的專用接地系統(tǒng)，還要注意與PLC有關(guān)的其他設(shè)備也要可靠接地。

多個電路接地點連接在一起時，會產(chǎn)生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。

產(chǎn)生不同的接地電勢的原因，通常是由于接地點在物理區(qū)域上被分隔的太遠，當相距很遠的設(shè)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(jīng)整個電路，即使在很短的距離內(nèi)，大型設(shè)備的負載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化，或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預(yù)知的電流。在不正確的接地點的電源之間，電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流， 以至于破壞設(shè)備。

PLC系統(tǒng)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(shù)，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(yīng)不小于50MΩ。

02

干擾處理

工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)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(xiàn)場設(shè)備相連的電纜引入PLC的。

除了接地措施外，在電纜的設(shè)計選擇和敷設(shè)施工中，應(yīng)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(yīng)選用雙層屏蔽電纜；

（2）高速脈沖信號（如脈沖傳感器、計數(shù)碼盤等）應(yīng)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(yīng)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(nèi)走線；

（5）控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地，應(yīng)不經(jīng)過接線端子直接與設(shè)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(yīng)與信號電纜分開敷設(shè)。

（7）在現(xiàn)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(shè)；在程序中加入抗干擾濾波代碼。

03

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(nèi)。

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

這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入；PLC應(yīng)該有的輸入沒有，而不應(yīng)該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應(yīng)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。

04

輸出模塊的選用

輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點型：

（1）晶體管型的開關(guān)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(guān)、 信號聯(lián)系的設(shè)備，一般與變頻、直流裝置等信號連接，應(yīng)注意晶體管漏電流對負載的影響。

（2）可控硅型優(yōu)點是無觸點、具有交流負載特性，負載能力不大。

（3）繼電器輸出具有交直流負載特點，負載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點型輸出，缺點是開關(guān)速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開關(guān)應(yīng)用。

05

變頻器過電壓與過電流處理

（1）減小給定使電機減速運行時，電機進入再生發(fā)電制動狀態(tài)，電機回饋給變頻器的能量亦較高，這些能量貯存在濾波電容器中，使電容上的電壓升高，并很快達到直流過電壓保護的整定值而使變頻器跳閘。

處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動電阻的措施，用該電阻將電機回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。

（2）變頻器帶多個小電機，當其中一個小電機發(fā)生過流故障時，變頻器就會過流故障報警，導致變頻器掉閘，從而導致其它正常的小電機也停止工作。

處理方法：在變頻器輸出側(cè)加裝1：1的隔離變壓器，當其中一臺或幾小電機發(fā)生過流故障，故障電流直流沖擊變壓器，而不是沖擊變頻器，從而預(yù)防了變頻器的掉閘。經(jīng)實驗后，工作良好，再沒發(fā)生以前的正常電機也停機的故障。

06

標記輸入與輸出方便檢修

PLC控制著一個復(fù)雜系統(tǒng)，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(yīng)的指示燈及PLC編號，就像一塊有數(shù)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(shè)備，會束手無策，查找故障的速度會特別慢。

鑒于這種情況，我們根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格，貼在設(shè)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(yīng)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(shè)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。該表實際說明了大部分操作過程中輸入回路（觸發(fā)元件、關(guān)聯(lián)元件）和輸出回路（執(zhí)行元件）的邏輯對應(yīng)關(guān)系。

實踐證明：如果你能熟練利用輸入輸出對應(yīng)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。

07

通過程序邏輯推斷故障

現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)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注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設(shè)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(yīng)用反查法或稱反推法，即根據(jù)輸入輸出對應(yīng)表，從故障點找到對應(yīng)PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動作的邏輯關(guān)系。

經(jīng)驗表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因為設(shè)備同時發(fā)生兩起及兩起以上的故障點是不多的。

08

PLC自身故障判斷

一般來說，PLC是極其可靠的設(shè)備，出故障率很低，PLC、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(shè)計不合理，負載電流超出額定范圍，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(shè)備、快速恢復(fù)生產(chǎn)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。

09

充分合理利用軟、硬件資源

（1）不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

（2）多重指令控制一個任務(wù)時，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點；

（3）盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。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(xiàn)故障時只會導致相應(yīng)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(nèi)部程序上聯(lián)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(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。

10

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(yīng)獨立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，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(shè)備（光電傳感器等）；

（4）一些PLC有一定數(shù)量的占有點數(shù)（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(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞。

審核編輯：劉清