PLC系统软件故障和硬件故障分析
发布日期:
2022-11-29

PLC硬件损坏或软件运行出错的概率极低,检查故障时,重点应放在PLC的外围电气元件,PLC的故障大多数是外围接口信号故障,维修时,只要PLC有部分控制的动作正常,就不用怀疑PLC的程序问题。确认运算程序有输出,而PLC的接口没有输出,则为接口电路故障。PLC系统的硬件故障多于软件故障,大多是外部信号不满足或执行元件故障引起,而不是PLC系统的问题。

可根据PLC输入、输出状态来判断故障。PLC的输入输出信号都要通过I/O通道,有些故障会在I/O接口通道上反映出来,有时通过观察I/O接口状态,就可找出故障原因。

PLC都具有自诊断功能,检查故障时可根据报警信息,查明原因并确定故障部位,也是检查和排除PLC故障的基本手段和方法。先判断故障是全局还是局部的,上位机显示多处控制元件工作不正常,提示很多报警信息,就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分。

经验表明PLC控制系统出现的绝大部分故障,都是通过PLC程序检查出来的。PLC控制系统的动作都是按照一定顺序来完成的,观察系统的动作过程,比较故障和正常时的情况,大多可发现疑点,判断出现故障原因。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因,有些虽然有报警信息,但并没有直接反映出报警的原因;还有些故障不产生报警信息,只是有些动作不执行;遇到以上两种情况,跟踪PLC程序的运行是检查故障的有效方法。

PLC故障分为软件故障和硬件故障。PLC主要由中央处理单元、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,各功能部件独立封装,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系统故障分析

PLC控制系统故障分为软件故障和硬件故障两部分。PLC系统包括中央处理器、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最大因素之一。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。

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