惠济区电气成套设备-继飞机电-自动变速电气成套设备

西门子PLC系列产品

PLC系统故障分析

PLC主要由***处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功能部件***封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。　　

PLC控制系统故障分为软件故障和硬件故障两部分。PLC系统包括***处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I/0端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。

1、PLC软件故障

PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常（输出无或乱）时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。

用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，强烈的电磁干扰也会引起程序出错。

2、PLC硬件故障

①PLC主机系统故障

A、电源系统故障。电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。

B、通讯网络系统故障。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的主要因素之一。系统总线的损坏主要由于PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。

②PLC的I/O端口故障。

I/O模块的故障主要是外部各种干扰的影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。

③现场控制设备故障

A、继电器、接触器。减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率。现场环境如果恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。

B、阀门或闸板等类设备。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。

C、开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备故障，其原因可能是因为长期磨损，或长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。

D、PLC系统中的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等处故障。这类故障产生的原因主要是设备本身的制作工艺、安装工艺及长期的打火、锈蚀等造成。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。

E、传感器和仪表故障。这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PLC内部进行软件滤波。

F、电源、地线和信号线的噪声(干扰)故障。

PLC系统故障实例分析

1、PLC软故障实例

一台停机一段时间的PLC控制系统上电后无法启动

故障检查、处理：检修人员在检查后认为程序出错，很自然地将EPROM卡插人PLC中，总清后拷贝程序，完成后重启，故障依旧，由于程序不大，逐条把EPROM上的程序读出，与手册上的指令核对后发现完全一样，重复拷贝无效后认为是PLC硬件故障。

用PG将备份程序调出，与EPROM上的程序进行比对，结果语句指令表相同，但程序存放地址发生了变化，把备份程序发送到PLC后设备运行正常。可见EPROM上的程序也出现了错误，擦除后重新写入问题解决。

2、PLC硬件故障实例

①某石化装置西门子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用时，突然停止运行。

故障检查、分析：检查警示灯、程序、供电电源，在检查报警时，发现CPU上BAT灯亮起。检査程序时，发现没有对电池失效进行故障处理。故障处理：更换CPU电池，对电池失效故障在程序中进行相应处理。

②某日晚，压缩机PLC与主控PLC通讯突然中断，主控DCS上显示压缩机PLC与主控PLC通讯中断报警，压缩机控制室里的电机信号在主控合成DCS上均显示红色（停止状态），压缩机控制室里的一些流量、压力、温度等信号，在主控合成DCS上均显示高低报警。由于通讯中断使压缩机控制室里一些重要联锁不能送到主控，从而使全厂停车

故障检查、分析：从理论上讲，引起压缩机PLC和主控PLC通讯中断的原因主要是两个：一个是软件不同步；另一个是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。

首先从软件方面进行处理。在主控PLC进行了同步操作，强制通讯数据字DW13的第14位，结果通讯仍然没有建立起来，看来不是主控PLC不同步引起的。接着在压缩机PLC对其进行了同步操作，强制通讯数据字MW10的第14位，结果通讯建立。从而确认这次压缩机的PLC与主控PLC通讯中断的原因是由于压缩机程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的电磁干扰。

故障处理：为了避免此类故障的再次发生，应加强控制室的屏蔽，禁止在控制室使用移动电话等通讯工具。

③西门子PLC（S7-300）的SF灯报警

故障检查、分析：SF灯报警说明输入点有故障。故障处理：检查各个输入点工作状态，在检查时发现现场一台温度变送器没有输入信号，经处理后故障消失。

④PLC某个输入点外部没有被接通（即使拆开该输人端子上的连接线效果也相同），但该输入点实际已经被接通而且相应输入指示灯常亮故障分析：判断该端子的相邻端子已经被接通，而PLC的输入端子之间存在铁屑，导致了该输入点被接通，或该输入点已经被损坏。

故障处理：拆开PLC的所有输入端子的连线，发现输入端子排上存在很多铁屑，将端子上的铁屑吹干净，然后***接线，故障被排除。

⑤控制系统PLC数字输入卡SF灯变红色

故障检查、分析：将卡件电源重新送电后，故障现象依然存在；重新启动PLC主机后，故障指示灯仍旧是红色。于是对卡件所接收的现场信号一一进行检查后发现一回讯开关有异常。用万用表测量后发现，回路电阻无穷大，这说明回讯开关坏而被数字输入卡检测到。故障处理：更换备件后故障指示灯灭。

⑥造粒机PLC控制系统模拟输入卡接收的现场信号在DCS上指示无穷大

故障检查、分析：分析可能是现场压力变送器和接线箱之间相互连接的通讯电缆出现故障，于是更换通讯电缆，但现象依然如故。仔细检查分析整个回路后发现，在回路中容易出现的地方有三个，压力变送器本身、通讯电缆、卡件，压力变送器、通讯电缆都已排除。将卡件拆开来看后发现里面的一个小的集成块已经被烧毁。故障处理：更换卡件。

⑦两个PLC互为热备的控制器中只有一个能够运行，另一个始终处于停止

故障检查、分析：将整个控制柜断电、送电后同时启动两个PLC主机还是只有一个PLC主机运行。查询相关资料后发现OB70，OB72两个系统功能块负责冗余故障，如果没有插入这两个功能块则系统冗余丢失，惠济区电气成套设备，即只有一个CPU能够运行。故障处理：插入这两个系统功能块后，控制系统***正常。

其实很简单、官fang的定义千篇一律、我是这样理解的。PLC是什么？PLC是一种智能控制器、是电脑.PLC就是可编程控制器。PLC就是可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

二十世纪六十年代美国开始推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），用来取代传统继电器控制装置，从那时起，PLC技术快速发展，在全世界范围内得到了广泛的应用。PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC的功能也不断完善，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

PLC作为离散控的制的首产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，全世界PLC使用年增长率保持在20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达***的增长速度放缓。但是，在中国等发展中***PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年***PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，电气电气成套设备，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到***终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头

通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器，PLC产业一定会有一个美好的未来。

1、按照图纸检查回路（未送电状态下）

一般PLC系统的图纸包含柜内图纸和柜外图纸两部分；柜内图纸指柜子内部的接线图；柜外图纸是所有接出电气柜的接线图。这一部分需要检查的是；1图纸设计是否合理，包括各种元器件的容量等等。2根据图纸检查元器件是否严格按照图纸连接。

在这一过程中，***需要注意的地方就是检查电源，1确保回路没有短路。2确保强弱电没有混合到一起；因为PLC电源为24v，一旦因为接线错误导致220V接进PLC里，很容易将PLC或者拓展模块烧毁。

2、检查PLC外部回路，也就是俗称的“打点”

电源确认完毕后送电，测试输入输出点，这就是俗称的“打点”，测试IO点需要挨个测试，包括操作按钮，急停按钮，操作指示灯以及气缸及其限位开关等等，具体方法是一人在现场侧操作按钮等，另一人在PLC测监控输入输出信号；对于大型系统应该建立测试表，即测试后做好标记。如果发现在施工过程中有接线错误的地方需要立即处理。

这一步应该注意的是需要将程序备份后清空PLC里面的程序或者将程序禁用，避免因测试导致设备的动作。

3、检查机械结构并测试电机类负载

这一步需要检查机械结构是否紧固等等，电机类负载是否做好相应保护，避免因意外导致的事故，检查完毕后需要手动去测试设备运行，如正反转电机类，正反转电气成套设备，需要测试线路是否完好并带电试车，变频器类设置相应参数并进行电机优化，静态识别或者动态识别等。

这里需要注意的是对于一些特殊负载，比如说垂直类上下移动的负载需要由***人员进行，以免因控制不当导致测试事故。

4、调试手动模式/半自动模式以及相关逻辑关系

IO点和负载侧都测试以后，接下来要进行的就是手动模式下的调试。这里的手动模式也可以叫做半自动模式，不是用手直接去按动电磁阀或接触器等，而是指通过按钮或者HMI的按钮等去驱动设备，是与自动状态对应的。手动模式的测试可以将自动模式按照人的意愿分解，方便测试程序。

这一环节重要的是要测试安全功能，自动变速电气成套设备，即在设备运行状态下测试急停，安全光栅等等的安全功能是否起到相应作用。

5、根据生产工艺调试自动模式

在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。这一环节是重要的，需要根据生产工艺测试各种连锁，包括逻辑连锁，安全连锁等，而且要多测试几个工作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。

6、特殊工艺的测试

PLC系统里除了逻辑控制，还有很多拓展出来的功能，比如说PID控制等，当这些逻辑调试基本完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。主要的是选定合适控制参数。一般讲，这个过程是比较长的。要耐心调，参数也要作多种选择，再从中选出优者。有的PLC，它的PID参数可通过自整定获得。但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完成的。

7、完成上述所有的步骤

整个调试基本算是完成了。接下来就到了预生产的步骤了，预生产是生产前的工作检测，在该阶段可以配合生产进行一些特殊的测试，比如说生产节奏是否满足，带载情况下安全功能还能否起作用等等，一般连续生产一定时间后就可以交工了。

新手尤其需要注意电源，记得我在多年前调试一个项目的时候，因为施工单位将大皮带的拉绳开关的220V触点和24V触点接错了（皮带的拉绳开关为安全装置，两组触点，一组为220V断开控制回路，另一组为24V进入PLC），导致烧毁了一个数字量输入模板，后来就长记性了，再调试的时候一定分清220和24，就再也没出现过问题。