PLC控制系統故障診斷技術(shù)的基本原理是利用PLC的邏輯或運算功能，把連續獲得的被控過(guò)程的各種狀態(tài)不斷地與所存儲的理想（或正確）狀態(tài)進(jìn)行比較．發(fā)現它們之間的差異，并檢查差異是否在所允許的范圍內（包括時(shí)間范圍和數值范圍）。若差異超出了該范圍，則按事先設定的方式對該差異進(jìn)行譯碼，最后以簡(jiǎn)單的、或較完善的方式給出故障信息報警。故障診斷的功能包括故障的檢測和判斷及故障的信息輸出。常見(jiàn)的PLC控制系統中，其故障的情況是多種多樣的。

 

 

PLC控制系統主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉換模板和傳感器；CPU作為系統的核心，完成接收數據，處理數據，輸出控制信號；輸出部分有的系統用到DA模板，將輸出信號轉換為模擬量信號，經(jīng)過(guò)功放驅動(dòng)執行器；大多數系統直接將輸出信號給輸出模板，由輸出模板驅動(dòng)執行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機組成。

 

因為PLC本身的故障可能性極小，系統的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：

 

（1）輸入故障，即操作人員的操作失誤；

 

 

這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，對故障進(jìn)行預報和處理。

 

 

故障的宏觀(guān)診斷就是根據經(jīng)驗，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統的故障宏觀(guān)診斷方法如下：

 

是否為使用不當引起的故障，如屬于這類(lèi)故障，則根據使用情況可初步判斷出故障類(lèi)型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當包括供電電源故障、端子接線(xiàn)故障、模板安裝故障、現場(chǎng)操作故障等。

如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統運行時(shí)間較長(cháng)所引發(fā)的故障。對于這類(lèi)故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測開(kāi)關(guān)、執行機構和負載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：最后檢查PLC的CPU是否有故障。

在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。

采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統設計錯誤，此時(shí)要重新檢查系統設計，包括硬件設計和軟件設計。

 

 

 

故障自診斷是系統可維修性設計的重要方面，是提高系統可靠性必須考慮的重要問(wèn)題。自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因。不同控制系統自診斷的內容不同。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上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來(lái)查找。

    

    

根據總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細化，以找出具體故障，如圖2所示。

 

   

 

 

電源燈不亮,需對供電系統進(jìn)行診斷.如果電源燈不亮,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檢查電源,如果沒(méi)有燒壞,下一步就是檢查接線(xiàn)是否有誤,若接線(xiàn)無(wú)誤,則應更換電源部件.

    

    

電源正常，運行指示燈不亮，說(shuō)明系統已因某種異常而終止了正常運行。檢查流程如圖3所示.

 

圖3 運行故障診斷流程圖

    

    

輸人輸出是PLC與外部設備進(jìn)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(guān)外，還與聯(lián)接配線(xiàn)、接線(xiàn)端子、保險絲等元件狀態(tài)有關(guān)。

    

出現輸入故障時(shí)，首先檢查L(cháng)ED電源指示器是否響應現場(chǎng)元件（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等）。如果輸入器件被激勵（即現場(chǎng)元件已動(dòng)作），而指示器不亮，則下一步就應檢查輸入端子的端電壓是否達到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個(gè)LED邏輯指示器變暗，而且根據編程器件監視器、處理器未識別輸入，則輸入模塊可能存在故障。如果替換的模塊并未解決問(wèn)題且連接正確，則可能是I／O機架或通信電纜出了問(wèn)題。

    

出現輸出故障時(shí)，首先應察看輸出設備是否響應LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點(diǎn)通電，模塊指示器變亮，輸出設備不響應。那么，首先應檢查保險絲或替換模塊。若保險絲完好，替換的模塊未能解決問(wèn)題，則應檢查現場(chǎng)接線(xiàn)。若根據編程設備監視器顯示一個(gè)輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應替換模塊。

    

在診斷輸入／輸出故障時(shí)，最佳方法是區分究竟是模塊自身的問(wèn)題，還是現場(chǎng)連接上的問(wèn)題。如果有電源指示器和邏輯指示器，模塊故障易于發(fā)現。通常，先是更換模塊，或測量輸入或輸出端子板兩端電壓測量值正確，模塊不響應，則應更換模塊。若更換后仍無(wú)效，則可能是現場(chǎng)連接出問(wèn)題了。輸出設備截止，輸出端間電壓達到某一預定值，就表明現場(chǎng)連線(xiàn)有誤。若輸出器受激勵，且LED指示器不亮，則應替換模塊。如果不能從I／O模塊中查出問(wèn)題，則應檢查模塊接插件是否接觸不良或未對準。最后，檢查接插件端子有無(wú)斷線(xiàn)，模塊端子上有無(wú)虛焊點(diǎn)。

    

    

LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現場(chǎng)設備、連接和I／O模塊的信息。大部分輸入／輸出模塊至少有一個(gè)指示器。輸入模塊常設電源指示器，輸出模塊則常設一個(gè)邏輯指示器。

    

對于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設備處于受激勵狀態(tài)，模塊中有一信號存在。該指示器單獨使用不能表明模塊的故障。邏輯LED顯示表明輸入信號已被輸入電路的邏輯部分識別 。如果邏輯和電源指示器不能同時(shí)顯示，則表明模塊不能正確地將輸入信號傳遞給處理器。輸出模塊的邏輯指示器顯示時(shí)，表明模塊的邏輯電路已識別出從處理器來(lái)的命令并接通。除了邏輯指示器外，一些輸出模塊還有一只保險絲熔斷指示器或電源指示器，或二者兼有。保險絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護性保險絲的狀態(tài)；輸出電源指示器顯示時(shí)，表明電源已加在負載上。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一樣，如果不能同時(shí)顯示，表明輸出模塊就有故障了。

 

 

PLC的日常維護和保養比較簡(jiǎn)單，主要是更換保險絲和鋰電池,?基本沒(méi)有其它易損元器件。由于存放用戶(hù)程序的隨機存儲器（RAM）、計數器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護，鋰電池的壽命大約為5年，當鋰電池的電壓逐漸降低到一定程度時(shí)，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮，提示用戶(hù)注意有鋰電池所支持的程序還可保留一周左右，必須更換電池，這是日常維護的主要內容。

 

 

 

注意更換電池時(shí)間要盡量短，一般不允許超過(guò)3分鐘。如果時(shí)間過(guò)長(cháng)，RAM中的程序將消失。

 

此外,應注意更換保險絲時(shí)要采用指定型號的產(chǎn)品。

 

 

若需替換一個(gè)模塊，用戶(hù)應確認被安裝的模塊是同類(lèi)型。有些I/O系統允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源。若替換后可解決問(wèn)題，但在一相對較短時(shí)間后又發(fā)生故障，那么用戶(hù)應檢查能產(chǎn)生電壓的感性負載，也許需要從外部抑制其電流尖峰。如果保險絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限，或輸出設備被短路。

 

PLC的故障診斷是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，是保證PLC控制系統正常、可靠運行的關(guān)鍵。本文對常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實(shí)際工作過(guò)程中，應充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護，以保證PLC控制系統安全、可靠地運行。

 

編者按：雖說(shuō)集成電路代換有方，但拆卸畢竟較麻煩。因此，在拆之前應確切判斷集成電路是否確實(shí)已損壞及損壞的程度，避免盲目拆卸。本文介紹了僅用萬(wàn)用表作為檢測工具的不在路和在路檢測集成電路的方法和注意事項。文中所述在路檢測的四種方法（直流電阻、電壓、交流電壓和總電流的測量）是業(yè)余維修中實(shí)用且常用的檢測法。這里，也希望大家提供其他實(shí)用的（集成電路和元器件）判別檢測經(jīng)驗。

 

 

這種方法是在ＩＣ未焊入電路時(shí)進(jìn)行的，一般情況下可用萬(wàn)用表測量各引腳對應于接地引腳之間的正、反向電阻值，并和完好的ＩＣ進(jìn)行比較。

 

 

這是一種通過(guò)萬(wàn)用表檢測ＩＣ各引腳在路（ＩＣ在電路中）直流電阻、對地交直流電壓以及總工作電流的檢測方法。這種方法克服了代換試驗法需要有可代換ＩＣ的局限性和拆卸ＩＣ的麻煩，是檢測ＩＣ最常用和實(shí)用的方法。

 

       １．在路直流電阻檢測法

 

這是一種用萬(wàn)用表歐姆擋，直接在線(xiàn)路板上測量ＩＣ各引腳和外圍元件的正反向直流電阻值，并與正常數據相比較，來(lái)發(fā)現和確定故障的方法。測量時(shí)要注意以下三點(diǎn)：

 

    (1)測量前要先斷開(kāi)電源，以免測試時(shí)損壞電表和元件。

 

    (2)萬(wàn)用表電阻擋的內部電壓不得大于６Ｖ，量程最好用Ｒ×１００或Ｒ×１ｋ擋。

 

    (3)測量ＩＣ引腳參數時(shí)，要注意測量條件，如被測機型、與ＩＣ相關(guān)的電位器的滑動(dòng)臂位置等，還要考慮外圍電路元件的好壞。

 

       ２．直流工作電壓測量法

 

這是一種在通電情況下，用萬(wàn)用表直流電壓擋對直流供電電壓、外圍元件的工作電壓進(jìn)行測量；檢測ＩＣ各引腳對地直流電壓值，并與正常值相比較，進(jìn)而壓縮故障范圍，找出損壞的元件。測量時(shí)要注意以下八點(diǎn)：

 

  (1)萬(wàn)用表要有足夠大的內阻，至少要大于被測電路電阻的１０倍以上，以免造成較大的測量誤差。

 

  (2)通常把各電位器旋到中間位置，如果是電視機，信號源要采用標準彩條信號發(fā)生器。

 

  (3)表筆或探頭要采取防滑措施。因任何瞬間短路都容易損壞ＩＣ?？刹扇∪缦路椒ǚ乐贡砉P滑動(dòng)：取一段自行車(chē)用氣門(mén)芯套在表筆尖上，并長(cháng)出表筆尖約０．５ｍｍ左右，這既能使表筆尖良好地與被測試點(diǎn)接觸，又能有效防止打滑，即使碰上鄰近點(diǎn)也不會(huì )短路。

 

  (4)當測得某一引腳電壓與正常值不符時(shí)，應根據該引腳電壓對ＩＣ正常工作有無(wú)重要影響以及其他引腳電壓的相應變化進(jìn)行分析，才能判斷ＩＣ的好壞。

 

  (5)ＩＣ引腳電壓會(huì )受外圍元器件影響。當外圍元器件發(fā)生漏電、短路、開(kāi)路或變值時(shí)，或外圍電路連接的是一個(gè)阻值可變的電位器，則電位器滑動(dòng)臂所處的位置不同，都會(huì )使引腳電壓發(fā)生變化。

 

  (6)若ＩＣ各引腳電壓正常，則一般認為ＩＣ正常；若ＩＣ部分引腳電壓異常，則應從偏離正常值最大處入手，檢查外圍元件有無(wú)故障，若無(wú)故障，則ＩＣ很可能損壞。

 

  (7)對于動(dòng)態(tài)接收裝置，如電視機，在有無(wú)信號時(shí)，ＩＣ各引腳電壓是不同的。如發(fā)現引腳電壓不該變化的反而變化大，該隨信號大小和可調元件不同位置而變化的反而不變化，就可確定ＩＣ損壞。

 

  (8)對于多種工作方式的裝置，如錄像機，在不同工作方式下，ＩＣ各引腳電壓也是不同的。

 

 

為了掌握ＩＣ交流信號的變化情況，可以用帶有ｄＢ插孔的萬(wàn)用表對ＩＣ的交流工作電壓進(jìn)行近似測量。檢測時(shí)萬(wàn)用表置于交流電壓擋，正表筆插入ｄＢ插孔；對于無(wú)ｄＢ插孔的萬(wàn)用表，需要在正表筆串接一只０．１～０．５μＦ隔直電容。該法適用于工作頻率比較低的ＩＣ，如電視機的視頻放大級、場(chǎng)掃描電路等。由于這些電路的固有頻率不同，波形不同，所以所測的數據是近似值，只能供參考。

 

      ４．總電流測量法

 

該法是通過(guò)檢測ＩＣ電源進(jìn)線(xiàn)的總電流，來(lái)判斷ＩＣ好壞的一種方法。由于ＩＣ內部絕大多數為直接耦合，ＩＣ損壞時(shí)（如某一個(gè)ＰＮ結擊穿或開(kāi)路）會(huì )引起后級飽和與截止，使總電流發(fā)生變化。所以通過(guò)測量總電流的方法可以判斷ＩＣ的好壞。也可用測量電源通路中電阻的電壓降，用歐姆定律計算出總電流值。

 

以上檢測方法，各有利弊，在實(shí)際應用中最好將各種方法結合起來(lái)，靈活運用。