麥格米特plc——10個PLC綜合故障分析

1、接地問題

　　PLC系統接地要求比較嚴格，最好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，通常是由于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，以至于破壞設備。

　　PLC系統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，即信號電纜的屏蔽層一點接地，信號回路浮空，與大地絕緣電阻應不小于50MΩ。

　　2、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，應注意采取一些抗干擾措施：

　?。?）模擬量信號屬于小信號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層屏蔽電纜；

　?。?）高速脈沖信號（如脈沖傳感器、計數碼盤等）應選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈沖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；

　?。?）控制柜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：對受干擾的線路采用屏蔽線纜，重新敷設；在程序中加入抗干擾濾波代碼。

　　3、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。

　　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，應當做到：

　?。?）使用電纜芯絞合在一起的電纜；

　?。?）盡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。

　　4、輸出模塊的選用

　　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，適用于快速開關、信號聯系的設備，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，不適于高頻開關應用。

　　5、變頻器過電壓與過電流處理

　?。?）減小給定使電機減速運行時，電機進入再生發電制動狀態，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制動電阻的措施，用該電阻將電機回饋到直流側的再生電能消耗掉。

　?。?）變頻器帶多個小電機，當其中一個小電機發生過流故障時，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：在變頻器輸出側加裝1：1的隔離變壓器，當其中一臺或幾小電機發生過流故障，故障電流直流沖擊變壓器，而不是沖擊變頻器，從而預防了變頻器的掉閘。經實驗后，工作良好，再沒發生以前的正常電機也停機的故障。

　　6、標記輸入與輸出方便檢修

　　PLC控制著一個復雜系統，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，我們根據電氣原理圖繪制一張表格，貼在設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（觸發元件、關聯元件）和輸出回路（執行元件）的邏輯對應關系。

　　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，也能輕松自如。

　　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系。

　　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、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、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備、快速恢復生產是十分重要的。

　　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。

　　9、充分合理利用軟、硬件資源

　?。?）不參與控制循環或在循環前已經投入的指令可不接入PLC；

　?。?）多重指令控制一個任務時，可先在PLC外部將它們并聯后再接入一個輸入點；

　?。?）盡量利用PLC內部功能軟元件，充分調用中間狀態，使程序具有完整連貫性，易于開發。同時也減少硬件投入，降低了成本；

　?。?）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；當一個輸出點出現故障時只會導致相應輸出回路失控；

　?。?）輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程序上聯鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負載在兩方向動作；

　?。?）PLC緊急停止應使用外部開關切斷，以確保安全。

　　10、其他注意事項

　?。?）不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；

　?。?）接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯，接地線截面積不小于2mm2；

　?。?）輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備（光電傳感器等）；

　?。?）一些PLC有一定數量的占有點數（即空地址接線端子），不要將線接上；

　?。?）當PLC輸出電路中沒有保護時，應在外部電路中串聯使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞。

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