一般來說,PLC是極其可靠的設(shè)備,出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運(yùn)行出錯(cuò)的概率幾乎為零;PLC輸入點(diǎn)如不是強(qiáng)電入侵所致,幾乎也不會(huì)損壞;PLC輸出繼電器的常開點(diǎn),若不是外圍負(fù)載短路或設(shè)計(jì)不合理,負(fù)載電流超出額定范圍,觸點(diǎn)的壽命也很長。

因此,我們查找電氣故障點(diǎn),重點(diǎn)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(duì)快速維修好故障設(shè)備、快速恢復(fù)生產(chǎn)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(diǎn)不在PLC本身,而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。

輸入輸出(I/O)模塊的選取

輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點(diǎn)型。

晶體管型的開關(guān)速度最快(一般0.2ms),但負(fù)載能力最小,約0.2~0.3A、24VDC,適用于快速開關(guān)、 信號(hào)聯(lián)系的設(shè)備,一般與變頻、直流裝置等信號(hào)連接,應(yīng)注意晶體管漏電流對(duì)負(fù)載的影響?煽毓栊蛢(yōu)點(diǎn)是無觸點(diǎn)、具有交流負(fù)載特性,負(fù)載能力不大。

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繼電器輸出具有交直流負(fù)載特點(diǎn),負(fù)載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點(diǎn)型輸出,缺點(diǎn)是開關(guān)速度慢,一般在10ms左右,不適于高頻開關(guān)應(yīng)用。

接地問題

PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴(yán)格,最好有獨(dú)立的專用接地系統(tǒng),還要注意與PLC有關(guān)的其他設(shè)備也要可靠接地。多個(gè)電路接地點(diǎn)連接在一起時(shí),會(huì)產(chǎn)生意想不到的電流,導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤或損壞電路。

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產(chǎn)生不同的接地電勢的原因,通常是由于接地點(diǎn)在物理區(qū)域上被分隔的太遠(yuǎn), 當(dāng)相距很遠(yuǎn)的設(shè)備被通信電纜或傳感器連接在一起的時(shí)候,電纜線和地之間的電流就會(huì)流經(jīng)整個(gè)電路。

即使在很短的距離內(nèi),大型設(shè)備的負(fù)載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化,或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預(yù)知的電流。在不正確的接地點(diǎn)的電源之間,電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流, 以至于破壞設(shè)備。

PLC系統(tǒng)一般選用一點(diǎn)接地方式。為了提高抗共模干擾能力,對(duì)于模擬信號(hào)可以采用屏蔽浮地技術(shù),即信號(hào)電纜的屏蔽層一點(diǎn)接地,信號(hào)回路浮空,與大地絕緣電阻應(yīng)不小于50MΩ。

消除線間電容避免誤動(dòng)作

電纜的各導(dǎo)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(nèi)。即使是合格的電纜,當(dāng)電纜長度超過一定長度時(shí),各線間的電容容值也會(huì)超過所要求的值,當(dāng)把此電纜用于PLC輸入時(shí),線間電容就有可能引起PLC的誤動(dòng)作,會(huì)出現(xiàn)許多無法理解的現(xiàn)象。

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這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為:明接線正確,但PLC卻沒有輸入;PLC應(yīng)該有的輸入沒有,而不應(yīng)該有的卻有,即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題

應(yīng)當(dāng)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

抗干擾處理

工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)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(xiàn)場設(shè)備相連的電纜引入PLC的。除了接地措施外,在電纜的設(shè)計(jì)選擇和敷設(shè)施工中,應(yīng)注意采取一些抗干擾措施:

模擬量信號(hào)屬于小信號(hào),極易受到外界干擾的影響,應(yīng)選用雙層屏蔽電纜;高速脈沖信號(hào)(如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等)應(yīng)選用屏蔽電纜,既防止外來的干擾,也防止高速脈沖信號(hào)對(duì)低電平信號(hào)的干擾;

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PLC之間的通信電纜頻率較高,一般應(yīng)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(hào)線、直流信號(hào)線不能與交流信號(hào)線在同一線槽內(nèi)走線;

控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地,應(yīng)不經(jīng)過接線端子直接與設(shè)備相連;交流信號(hào)、直流信號(hào)和模擬信號(hào)不能共用一根電纜,動(dòng)力電纜應(yīng)與信號(hào)電纜分開敷設(shè)。

在現(xiàn)場維護(hù)時(shí),解決干擾的方法有:對(duì)受干擾的線路采用屏蔽線纜,重新敷設(shè);在程序中加入抗干擾濾波代碼。

標(biāo)記輸入輸出,方便檢修

PLC控制著一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),所能看到的是上下兩排錯(cuò)開的輸入輸出繼電器接線端子、對(duì)應(yīng)的指示燈及PLC編號(hào),就像一塊有數(shù)十只腳的集成電路。任何一個(gè)人如果不看原理圖來檢修故障設(shè)備,會(huì)束手無策,查找故障的速度會(huì)特別慢。

通過程序邏輯推斷故障

現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類繁多,對(duì)于低端的PLC而言,梯形圖指令大同小異,對(duì)于中高端機(jī),如S7-300,許多程序是用語言表編的。實(shí)用的梯形圖必須有中文符號(hào)注解,否則閱讀很困難,看梯形圖前如能大概了解設(shè)備工藝或操作過程,看起來比較容易。

若進(jìn)行電氣故障分析,一般是應(yīng)用反查法或稱反推法,即根據(jù)輸入輸出對(duì)應(yīng)表,從故障點(diǎn)找到對(duì)應(yīng)PLC的輸出繼電器,開始反查滿足其動(dòng)作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)表明,查到一處問題,故障基本可以排除,因?yàn)樵O(shè)備同時(shí)發(fā)生兩起及兩起以上的故障點(diǎn)是不多的。

分合理利用軟、硬件資源

不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC;

多重指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí),可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn);盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件,充分調(diào)用中間狀態(tài),使程序具有完整連貫性,易于開發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入,降低了成本;

條件允許的情況下最好獨(dú)立每一路輸出,便于控制和檢查,也保護(hù)其它輸出回路;當(dāng)一個(gè)輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)只會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控;輸出若為正/反向控制的負(fù)載,不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖,并且要在PLC外部采取措施,防止負(fù)載在兩方向動(dòng)作;PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷,以確保安全。

其他注意事項(xiàng)

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(yīng)獨(dú)立接地,不與其它設(shè)備接地端串聯(lián),接地線截面積不小于2mm²;輔助電源功率較小,只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備(光電傳感器等);一些PLC有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)(即空地址接線端子),不要將線接上;

當(dāng)PLC輸出電路中沒有保護(hù)時(shí),應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置,防止負(fù)載短路造成損壞。