检查PLC常见故障的重点是软件和硬件两大部分。昌晖仪表建议先做一个PLC初步检查,判断PLC故障的大致范围,然后逐步缩小检查范围,直至查出具体的故障点,确定了故障的大致范围后,可以着手进行详细的PLC常见故障维修检查和处理。
PLC初步检查的步骤如图1所示。
图1 PLC初步检查步骤图
1、PLC输入、输出设备的故障检查及处理
检查和处理输入和输出设备故障是PLC系统维修的主要工作之一。
①PLC输入设备的检查及处理
由于现场环境的原因,输入设备的电气元器件及连接电路最易出现故障,如开关、接触器、传感器等,一是元器件本身有故障,开关、继电器、接触器的触点易打火或氧化,出现烧坏或接触不良的故障,传感器的输出信号不稳定或失灵等;二是连接线路的故障,如短路、断路,线路的绝缘下降而接地,接线端氧化或锈蚀出现接触不良。以上故障通过观察或用万用表测量,大多能发现问题,对症处理即可。
②PLC输出设备的检查及处理
首先将执行机构切至“硬操”控制状态,手动操作,观察执行机构能否正确动作。如果“硬操”不正常,应检査执行机构电气控制部分是否正常,执行机构是否卡滞,电动机、继电器、电磁阀、电动调节阀动作是否灵活。“硬操”正常,再切至“软操”,用输入信号操作来判断故障的部位。检査故障时除考虑器件本身的因素,还应检查故障是否由外部原因造成,负载过大,机械卡滞出现的过流对电气触点的影响或损坏。
2、PLC输入、输出接口电路的故障检查及处理
PLC的I/O是CPU与外部控制对象沟通信息的通道,能否正常工作,除了和输入、输出设备有关,还与连接导线、接线端子、熔丝等元件的状态有关,也是PLC使用中最易出现故障的环节,I/0检查流程如图2所示。
图2 PLC系统I/O检查流程示意图
由于I/O故障极易发生,以PLC输入、输出端子排列示意图(图3)为例对故障检査方法作介绍。
图3 PLC输入、输出端子排列示意图
①输入回路的检查及处理
判断某只按钮SB、限位开关、触点等输入回路的好坏时,可在PLC非运行状态下,送电后按下任一个输入触点,使对应的PLC输入点与公共端COM被短接,触点对应的输入指示灯会亮,说明该触点及线路正常。指示灯不亮,有可能是该触点损坏,连接导线接触不良,或者断路。
如果触点是好的,可用一根电线把要检查的PLC输入点与公共端COM短接,如果指示灯亮,说明线路有故障;指示灯不亮,说明此输入点已损坏。操作时要小心,不要碰到220V或110V输入端子上。
还可用万用表直流电压挡测量PLC输入端与COM端的电压来判断故障。PLC输入端与COM两端子未短接时,相当于无信号输入,大多数PLC两端子之间电压应为24V,有信号输入时,两端子之间电压应为0V。用万用表的直流电流挡,测量任一个输入端与COM端子的电流,两端子内部输入电路正常时,该通道的对应指示灯会亮,电流应在7-10mA左右,大于10mA或小于3mA,说明端子内部已损坏,该PLC需要更换或维修。
②PLC输出回路的检查及处理
PLC输出用得最多的是继电器触点输出型,只有在运行状态PLC的输出端子才有开关信号输出,相应输出端子的输出指示灯也同步点亮。脱开与外部负载电路的连接,相应端子指示灯点亮时,用万用表电阻档测量输出端子与COMx端子之间电阻值接近0Ω,说明端子内部电路处于接通状态。在非输出状态下,输出端子与COMx之间的电阻值应为无穷大。
如果PLC输出指示灯亮,所对应的电磁阀、接触器不会动作,先检查外部负载电路的供电电源是否正常;可用电笔测对应输出点的公共端子COMx,电笔不亮,对应的熔丝熔断或电源有故障。电笔亮,说明电源正常。可能是电磁阀、接触器、线路有故障。排除电磁阀,接触器、线路故障后,仍不正常,就用一根电线,一端接对应的输出公共端,另一端接触所对应的PLC输出点,如果电磁阀等仍不动作,说明输出线路有故障。电磁阀能动作,问题在PLC输出点。用万用表电压挡测量PLC输出端子与公共端COMx之间的电压应为0V。在非输出状态,即端子指示灯不亮时,输出端子与公共端COMx之间的电压值,应为外部负载电路供电电压值,说明PLC输出点正常,故障点在外围。
在信号输出状态下,输出端子电阻应为无穷大,或电压值为外部负载供电电压值;在非输出状态下,输出端子出现一定电阻值或处于短路状态,输出端子间电压值低于供电电压值或为0V,说明端子内部电路已经损坏,需要进行更换。
有时PLC输出指示灯不亮,但对应的电磁阀、接触器能动作,有可能是此输出点的触点粘连断不开,把此输出点的接线拆下,用万用表测量输出点与公共端COMx的电阻值,电阻值较小输出触点已坏,电阻无穷大触点是好的,可能是对应输出指示灯损坏。
3、PLC系统故障检查及处理
①PLC硬件故障的检查及处理
PLC的硬件故障应具有持续性和再现性的特点。因此,通断几次电源或执行几次复位操作后,故障现象仍然相同,可用备件替换来判断是不是硬件的故障。故障不再出现说明不是硬件问题,可能是瞬时供电波动或电磁干扰所致。
PLC硬件故障大多是电子元件质量不稳定或现场环境恶劣引发的,如电子元器件损坏使PLC不能正常工作,外部电压过高使电子元件损坏等;PLC系统最容易出现故障的部件是电源部件和I/O模块,电源部件出现故障会使PLC停止工作,检查电源应从外部电源开始,然后检查主机电源、扩展单元电源、传感器电源、执行器电源。电源有故障最明显的就是电源指示灯不亮,先检查电源是否已连接,用万用表测量电源端是否有电压,电压是否正常,观察电源端接线是否有松动,必要时应紧固螺钉,如果测量有电压但PLC的电源指示灯仍不亮,只有更换电源单元。
②PLC软件故障的检查及处理
PLC大多有自诊断功能,出现模块功能错误时往往会报警,有的还能按预定程序做出反应,可通过观察PLC显示内容:观察电源、RUN、输入输出模块指示灯等显示来判断。电源正常,各指示灯也指示正常,如果输入信号正常,但系统功能不正常,如无输出或程序动作出现混乱时,可按先易后难、先软后硬的原则,先检查应用程序是否出现问题,可采用程序逻辑推断进行检查,先阅读梯形图大概了解设备工艺或操作过程;然后根据输入输出对应表及输入输出逻辑功能表,再采用反向检查法,从故障点查到PLC的对应输出继电器,反查满足其动作的逻辑关系。经验表明,查到有问题处,基本就可以排除故障了,因为设备同时有两个或两个以上的故障点是不常见的。
应用程序储存在PLC的RAM中,其具有掉电易失的缺点,当后备电池耗净或后备供电系统发生故障时,应用程序就可能出现紊乱或丢失的情况,有时过强的电磁干扰也会引发应用程序出错,如雷电的影响。应用程序出故障,只有重新装载应用程序,因此,备份和保管好应用程序是PLC维修工作重要的一个环节。
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