论文部分内容阅读
摘 要：PLC（可编程逻辑控制器）是专用于工业控制的计算机，具有和微型计算机相同的硬件基本结构。自1977年以来在我国工业领域开始应用，经过近40年的发展目前已然成为工业控制领域的中流砥柱。PLC编程简单，易于操作，硬件配件完备，有很强的适应工业环境能力，拥有强大的控制功能。因此，保持PLC控制系统平稳运行，延长使用寿命是我们必须要重视的课题，本文将探讨PLC控制系统稳定运行的技术处理及维护，以供同行参考。
关键词：PLC；控制系统；故障检测；运行维护
前言
PLC全称为可编程控制器，广泛应用于工业生产中电气自动化系统控制领域，是类似于微型计算机的大型工业用计算机。PLC具有顺序控制、过程控制、运动控制、信息控制、远程控制等强大功能，具有很高的性价比[1]。随着工业技术的不断发展，PLC被开发了更加智能化的功能，呈现出更为自动化、信息化和远程化的特点。随着控制系统越来越复杂化，PLC的维护成本以及出现故障带来的损失也在成倍增加，因此，提供全面可靠的PLC控制系统平稳运行技术处理，加强日常维护，延长其使用寿命是系统运行的重中之重。
一、PLC的基本构件
1、电源：电源是PLC控制系统的心脏，是整个系统的能量中心，维持每个模块正常工作。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）[2]。电源系统是故障较为多发的部位，在进行电源系统设计时应该提高其抗干扰能力，维持系统稳定。
2、中央处理单元（CPU）：CPU是PLC的控制中枢，相当于人体的神经中枢。CPU的主要功能有接收并存储数据、检查系统状态，诊断程序错误等。CPU的性能决定了PLC的速度和可靠性。大型PLC为了提高可靠性，通常采用双CPU冗余系统或三CPU表决系统。
3、输入输出接口电路：输入接口电路为光耦合电路和微机的输入接口电路，负责连接现场控制的接口界面。输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成输出接口电路，负责向执行部件发出控制信号。
4、其他模块：包括存储器、定位模块、通信模块等。
二、PLC的故障检测与技术处理
1、常用的故障检测程序
PLC有很强的自我诊断能力，在故障检测时可以利用诊断指示灯首先确定故障点的大致方向，然后再进行精准细化，最终找到故障所在[3]。初步检查流程如下图1：
图1 常见PLC故障检查流程
2、常见的故障检测与技术处理
（1）电源异常故障检测与处理
电源出现故障的表现为POWER指示灯熄灭，此时需要进入电源故障检查流程，首先对外部电源进行检查，然后进行内部电源检查。电源出现故障的原因有：指示灯损坏、电源损坏、供电电压超限、无供电电压等。查明故障原因后进行处理，方法有：更换指示灯、加入电源电压并检查电源接线和插座、降低供电电压、更换电源等。
（2）运行故障检测与处理
运行故障是最为多见的PLC故障，指的是电源指示灯亮但是停止运行，因此应该启动异常故障检测。①PLC软硬件故障。当PLC的软件可能出现问题时，查看CPU的RUN状态是否正常，若不正常清除CPU重新下载控制程序。若PLC硬件可能出现问题，则检查各模块指示灯与通迅电缆，若发现异常则进行进一步检查；②开关故障。对开关进行检测，包括继电器、空气开关等，若开关状态有违器件正常工作状态，则更换开关。③PLC 周期性死机。该故障表现为PLC程序混乱，频繁死机，重启后短暂正常。 造成该故障的原因主要是大量积灰。处理方法为首先用空气吹干净灰尘，然后用 95 %的酒精擦洗控制板和插槽等，待酒精挥发后重新装机。④PLC程序丢失。主要原因是接地不良或接线有误，处理方法是提前准备程序包，并且对接地接线情况进行检查。⑤PLC受电磁干扰引起故障。电磁干扰源为电流、电压急剧波动的部位，能够影响PLC正常程序。为了降低干扰影响，要尽量避免电源受到干扰，其次合理设计动力线和信号线走线，另一个较为有效的方法是设置信号隔离器[4]。
（3） 输入输出故障检测与处理
输入输出单元连接外部设备，发生故障次数较多，必须及时处理否则后果严重。出现输入故障时，若输入全部不接通，则检查输入电压和端子连接情况，如果电压额小则进行增加；若端子连接有问题则进行锁紧或者更换端子板连接器。若输入全部断开或不关断，则需要更换输入单元。若特定继电器编号的输入异常，则需要检查输入回路情况，必要的时候更换单元。
出现输出故障时，若输出全部不接通，故障原因可能为负载电源异常、保险管熔断、端子板连接不良、I/O总线接触不良等，处理方法分别为恢复负载电源正常状态、更换保险管、锁紧端子板联接器和更换单元等。
三、PLC的日常维护
锂电池和继电器输出触点是两大易损元件，在日常维护时要多加注意，除了这两个元件的维护外，要安排技术人员进行周期性的检查。详细见下表1。
表1 周期性检查一览表
四、结束语
综上所述，PLC控制系统虽然具有很好的稳定性和可靠性，但是维持其稳定运行仍然需要周期性的維护和检查。一旦出现故障，首先进行故障点的常用程序检测，找到故障点的大致方向，按照这个方向继续进行故障深挖和定位。只要发现了故障所在，就要及时进行清除，避免造成进一步损失，挽救企业利益。维持PLC控制系统稳定运行不是一蹴而就的事，既需要日常性维护，不断更新技术处理，也需要注重细节，节约成本，在日常的工作中要不断总结工作经验，确保PLC高效安全运行。■
参考文献
[1] 张洋.分析PLC电气系统中故障及维护技术的应用[J].黑龙江科技信息；2015.12（2）：59-60.
[2] 魏新文.PLC电气系统中的故障原因与维护处理技术分析[J].科技与创新；2014.04（05）：34-35
[3] 丁相庆.浅析城铁车空调控制系统中PLC代替传统继电接触式控制电路[J].中国科技博览；2015.18（03）：381-381
[4] 顾大华.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].城市建设理论研究；2015.16（07）：94-95
关键词：PLC；控制系统；故障检测；运行维护
前言
PLC全称为可编程控制器，广泛应用于工业生产中电气自动化系统控制领域，是类似于微型计算机的大型工业用计算机。PLC具有顺序控制、过程控制、运动控制、信息控制、远程控制等强大功能，具有很高的性价比[1]。随着工业技术的不断发展，PLC被开发了更加智能化的功能，呈现出更为自动化、信息化和远程化的特点。随着控制系统越来越复杂化，PLC的维护成本以及出现故障带来的损失也在成倍增加，因此，提供全面可靠的PLC控制系统平稳运行技术处理，加强日常维护，延长其使用寿命是系统运行的重中之重。
一、PLC的基本构件
1、电源：电源是PLC控制系统的心脏，是整个系统的能量中心，维持每个模块正常工作。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）[2]。电源系统是故障较为多发的部位，在进行电源系统设计时应该提高其抗干扰能力，维持系统稳定。
2、中央处理单元（CPU）：CPU是PLC的控制中枢，相当于人体的神经中枢。CPU的主要功能有接收并存储数据、检查系统状态，诊断程序错误等。CPU的性能决定了PLC的速度和可靠性。大型PLC为了提高可靠性，通常采用双CPU冗余系统或三CPU表决系统。
3、输入输出接口电路：输入接口电路为光耦合电路和微机的输入接口电路，负责连接现场控制的接口界面。输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成输出接口电路，负责向执行部件发出控制信号。
4、其他模块：包括存储器、定位模块、通信模块等。
二、PLC的故障检测与技术处理
1、常用的故障检测程序
PLC有很强的自我诊断能力，在故障检测时可以利用诊断指示灯首先确定故障点的大致方向，然后再进行精准细化，最终找到故障所在[3]。初步检查流程如下图1：
图1 常见PLC故障检查流程
2、常见的故障检测与技术处理
（1）电源异常故障检测与处理
电源出现故障的表现为POWER指示灯熄灭，此时需要进入电源故障检查流程，首先对外部电源进行检查，然后进行内部电源检查。电源出现故障的原因有：指示灯损坏、电源损坏、供电电压超限、无供电电压等。查明故障原因后进行处理，方法有：更换指示灯、加入电源电压并检查电源接线和插座、降低供电电压、更换电源等。
（2）运行故障检测与处理
运行故障是最为多见的PLC故障，指的是电源指示灯亮但是停止运行，因此应该启动异常故障检测。①PLC软硬件故障。当PLC的软件可能出现问题时，查看CPU的RUN状态是否正常，若不正常清除CPU重新下载控制程序。若PLC硬件可能出现问题，则检查各模块指示灯与通迅电缆，若发现异常则进行进一步检查；②开关故障。对开关进行检测，包括继电器、空气开关等，若开关状态有违器件正常工作状态，则更换开关。③PLC 周期性死机。该故障表现为PLC程序混乱，频繁死机，重启后短暂正常。 造成该故障的原因主要是大量积灰。处理方法为首先用空气吹干净灰尘，然后用 95 %的酒精擦洗控制板和插槽等，待酒精挥发后重新装机。④PLC程序丢失。主要原因是接地不良或接线有误，处理方法是提前准备程序包，并且对接地接线情况进行检查。⑤PLC受电磁干扰引起故障。电磁干扰源为电流、电压急剧波动的部位，能够影响PLC正常程序。为了降低干扰影响，要尽量避免电源受到干扰，其次合理设计动力线和信号线走线，另一个较为有效的方法是设置信号隔离器[4]。
（3） 输入输出故障检测与处理
输入输出单元连接外部设备，发生故障次数较多，必须及时处理否则后果严重。出现输入故障时，若输入全部不接通，则检查输入电压和端子连接情况，如果电压额小则进行增加；若端子连接有问题则进行锁紧或者更换端子板连接器。若输入全部断开或不关断，则需要更换输入单元。若特定继电器编号的输入异常，则需要检查输入回路情况，必要的时候更换单元。
出现输出故障时，若输出全部不接通，故障原因可能为负载电源异常、保险管熔断、端子板连接不良、I/O总线接触不良等，处理方法分别为恢复负载电源正常状态、更换保险管、锁紧端子板联接器和更换单元等。
三、PLC的日常维护
锂电池和继电器输出触点是两大易损元件，在日常维护时要多加注意，除了这两个元件的维护外，要安排技术人员进行周期性的检查。详细见下表1。
表1 周期性检查一览表
四、结束语
综上所述，PLC控制系统虽然具有很好的稳定性和可靠性，但是维持其稳定运行仍然需要周期性的維护和检查。一旦出现故障，首先进行故障点的常用程序检测，找到故障点的大致方向，按照这个方向继续进行故障深挖和定位。只要发现了故障所在，就要及时进行清除，避免造成进一步损失，挽救企业利益。维持PLC控制系统稳定运行不是一蹴而就的事，既需要日常性维护，不断更新技术处理，也需要注重细节，节约成本，在日常的工作中要不断总结工作经验，确保PLC高效安全运行。■
参考文献
[1] 张洋.分析PLC电气系统中故障及维护技术的应用[J].黑龙江科技信息；2015.12（2）：59-60.
[2] 魏新文.PLC电气系统中的故障原因与维护处理技术分析[J].科技与创新；2014.04（05）：34-35
[3] 丁相庆.浅析城铁车空调控制系统中PLC代替传统继电接触式控制电路[J].中国科技博览；2015.18（03）：381-381
[4] 顾大华.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].城市建设理论研究；2015.16（07）：94-95