PLC的维护与常见故障分析

可编程控制器应用技术及项目训练

附录10 PLC的维护与常见故障分析

1．PLC的日常维护与定期检查

虽然PLC的设计与制造工艺已使其维修和故障减少到最低限度，但为了保证PLC控制系统能够长期稳定可靠地工作，还是应该日常维护和定期对PLC进行维护检查。

日常清洁与巡查包括经常用干抹布和皮老虎为PLC的表面及导线间除尘除污, 以保持PLC工作环境的整洁和卫生； 经常巡视、 检查PLC的工作环境、工作状况、自诊断指示信号、编程器的监控信息及控制系统的运行情况，并做好记录, 发现问题及时处理。

在日常检查、记录的基础上, 每隔半年(可根据实际情况适当提前或推迟)应对PLC做一次全面停机检查, 项目的内容有检查电源电压，周围环境的温度和湿度等，见表1。

表1 PLC的维护内容

项目 供电电源 检查要点 测量PLC端子处的电压来检查电源情况 环境温度 环境条件 环境湿度 有无污物、粉尘 I/O端电压 测量输入、输出端子上的电压 各单元是否安装牢固 安装条件 所有螺钉是否拧紧 接线和接线端子是否完好 寿命元件更换 备份电池是否定期更换等 注意事项 交流型PLC工作电压为85～265V 直流型PLC工作电压为20.4～26.4V 环境温度为0～55℃ 环境湿度为35%～85%以下且不结露 无积灰尘\\无异物 均应在工作要求的电压范围内 所有单元的安装螺钉必须紧固 连接线及接线端子必须牢固,无短路或无氧化等现象 备用电池每3～5年更换一次 继电器输出型的触头寿命约为300万次

2．故障检测与分析

（1）PLC的自检功能

无论是自身故障还是外部设备故障，PLC均能通过自检系统报告异常，如表2所列。

表2 PLC的维护内容

类 型 应 用 CPU或ROM硬件出问题 自诊断错误 备份电池未接或电压不足指令执行中出现错误操作 总体检查错误 系统WATCHDOG定时器错误 程序出现异常，如语法错误、指令错误等 程序扫描时间过长 检测到硬件异常 ERR灯亮，工作方式由RUN→PROG ERR灯亮且PLC停 现 象 ALRM灯亮 （2）故障分析与处理

当PLC的工作状态发生异常情况时，应先找出故障的部位，分清故障现象，分析原因，排除故障。

l)ERR灯亮

附录10 PLC的维护与常见故障分析

先将PLC工作方式由“RUN”置为“PROG”，此时有两种可能:

ERR灯灭，则可确定是“总体检查”错，可用编程工具检查程序，并作出修改；然后重新运行PLC。

ERR灯仍亮，则可能为“自诊断”错。可检查表2中所列项。 2)ALARM灯亮

假设为系统WATCHDOG定时器错，先将PLC工作方式从“RUN”→“PROG”然后断电源重启动。此时可能出现以下3种情况:

ALARM灯又亮了，可能是FPl有问题应与厂家联系。

ALARM灯灭了，但ERR灯亮了，此时可按ERR故障处理。 系统正常，则可将工作方式从“PROG” →“RUN”，如果ALARM灯又亮则说明程序执行时间过长。

3)所有指示灯都不亮

先检查电源接线情况，再检查PLC的电源波动是否在额定范围内。若以上检查结果均正常则可考虑用于输入的内装直流电源的输出导线连接情况。

若PLC与其他的设备共用电源则电源线是否接到其他设备上了。

如果PLC上的指示灯是瞬间闪亮，则说明电源的供电容量不足。 4)当PLC诊断为输出失常故障时，可以以下几点来判断:

输出状态指示灯长亮，先检查输出设备的接线是否正确牢固，再检查加到输出设备上的电源是否合适，若检查均为正常则应对负载进行检查。若电源并未加到主负载上，则单元本身有问题，请与厂家联系。

输出状态指示灯长灭，用编程工具检查输出情况。检查是否有重复输出的错误。如无此类错误。再用编程工具强制输出“ON”，若输出状态灯亮，便可回到输入情况检查；若输出状态灯仍不亮，则可能为单元本身输出有问题，可更换单元。

输入指示灯长亮，首先用编程工具监视输入状况，若所监视的输入被接通，则再检查程序；若所监视的输入不工作，则可能是单元输入回路有问题，可更换单元。

输入状态指示灯长灭，先检查输入设备的接线，再检查加到输入端上的电源是否合适。若都正常，则可能是单元内部电路有问题，可更换单元。

3．备用电池的更换

在PLC断电时，由主机内的备用电池供电使RAM中的用户程序得以保存。备用电池一般是可充电的锂电池，其寿命约3～5年。当电池电压降至规定值时，PLC的指示灯亮，提醒要及时更换电池。

仍以FPl系列的PLC为例，当备份电池电压较低时，特殊内部继电器R9005和R9006接通，主机面板上的“ERR”灯亮，应在一个月内更换电池。更换电池时先给PLC充电一分钟以上，然后在三分钟内完成更换操作。具体步骤如下:

切断电源→打开存储单元盖板→拔下备份电池插头，并将其向上拉，直到拉开电池盖→拉出导线取下电池→安装新电池并将它连到PLC插座上→盖上电池盖和存储单元盖→接通PLC电源。

4．提高PLC控制系统可靠性的措施 （1） 运行环境的改善

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由于PLC直接用于工业控制, 生产厂商都把它设计得能在恶劣条件下可靠地工作。尽管如此,每种控制器都有自己的环境技术条件,用户在选用时, 特别是设计控制系统时, 必须对环境条件给予充分的考虑。 

一般情况下, 可编程序控制器及其外部电路, 例如I/O模块、辅助电源等都能在下列环境条件下可靠地工作。

温度: 工作温度为0～55℃, 最高为60℃; 保存温度为-20～80℃。

湿度: 相对湿度为5％～95％(无凝结霜)。 振动和冲击: 满足国际电工委员会标准。 

电源: 220 V交流电源、允许-15%～15％的变化,频率47～52 Hz, 瞬间停电保持10 ms。环境: 周围环境不能混有可燃性、 爆炸性和腐蚀性气体。

1）对温度条件的改善

如果控制系统的极限温度超过极限温度(55℃), 必须采取下面的有效措施, 迫使环境温度低于极限值。 

① 盘、柜内设置风扇或冷风机, 通过滤波器把自然风引入盘、柜内。由于风扇寿命不长,必须和滤波一起定期检修。 使用冷风机时注意不能结霜。 

② 把控制系统置于有空调的控制室内, 不能直接放在阳光下。 

③ 控制器的安装要考虑通风, 控制器的上下、左右、 前后都要留有约50 mm的空间距离, I/O模块配线时要使用导线槽, 以避免防碍通风。

④ 电阻器或交流接触器等远离控制器, 或者把控制器安装在发热体的下面。 环境温度过低可采用如下对策: 

① 盘、柜内设置加热器, 冬季时这种加热特别有效, 可使盘、柜内温度保持在0℃以上, 或者在10℃左右。 设置加热器时要选择适当的温度传感器,以保证能在高温时自动切断加热器电源, 低温时自动接通电源。 

② 停止运行时, 不切断控制器和I/O模块电源, 靠其本身的发热量维持其温度, 特别是夜间低温时, 这种措施是有效的。 

③ 温度有急剧变化的场合, 不要打开盘、 柜的门, 以防冷空气进入。

2） 对湿度条件的改善

在湿度大的环境中, 水分容易通过模块上I/O的金属表面的缺陷浸入内部, 引起内部元件性能的恶化, 印制电路板可能由于高压或高浪涌电压而引起短路。 在极干燥的环境下, 绝缘物体上可能带静电, 特别是MOS集成电路, 输入阻抗高, 可能由于静电感应而损坏。

控制器不运行时, 由于湿度有急剧变化可引起结霜。结霜后会使绝缘电阻大大降低, 由于高压有泄漏, 可使金属表面生锈。特别是交流220 V、110 V的输入、输出模块,由于绝缘性能的恶化可能产生预料不到的事故。

对于上述湿度环境应采用如下对策: 

① 盘、柜设计成封闭型, 并放置吸湿器。 

② 把外部干燥的空气引入盘柜内。 

③ 印制电路板上再覆盖一层保护层, 如喷松香水等。

④ 在温度低及干燥的场合进行检修时,人体应尽量不接触集成电路块和电子元件, 以防感应电压损坏器件。

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3）对振动和冲击环境的改善

一般的可编程控制器能承受的振动和冲击的频率为10～50 Hz, 振幅为0.5 mm, 加速度为20m/s2, 冲击为100 m/s2。超过这个极限时, 可能会引起电磁阀或断路器误动作, 机械结构松动、 电气部件疲劳损坏以及连接器的接触不良等后果。

防振和防冲击的措施如下: 

① 如果振动源来自盘、柜之外,可对相应的盘、柜采用防振橡皮, 以达到减振的目的,亦可把盘柜设置在远离振源的地方。 

② 如果振动来自盘柜内, 则要把产生振动和冲击的设备从盘柜内移走或者单独设置盘柜。

③ 强固控制器或I/O模块印制板、连接器等可产生松动的部件或器件, 连接线要固定紧。

4）对周围空气的改善

周围空气中不能混有尘埃、导电性粉末、腐蚀性气体、 水分、油分、油雾、有机溶剂等。否则会引起下列不良现象: 尘埃可引起接触不良, 或阻塞过滤器的网眼, 使盘内温度上升; 导电性粉末可引起误动作, 绝缘性能变差和短路等； 油和油雾可能引起接触不良和腐蚀塑料; 腐蚀性气体和盐分会引起印制电路板或引线的腐蚀, 造成开关或继电器类的可动部件接触不良。

如果周围空气不洁, 可采取下面相应措施:  ① 盘、柜采用密封型结构。 

② 盘、柜内打入高压清洁空气, 使外界不清洁空气不能进入盘、柜内部。  ③ 印制电路板表面涂一层保护层, 如松香水等。 

上述各种措施都不能保证在任何情况下绝对有效,有时需要根据具体情况具体分析,采用综合防护措施。

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