PLC日常检修方法及提高可靠性的措施

2013第4期总第215期现代制造技术与装备引言PLC（ProgrammableLogicController可编程逻辑控制器）问世之初是为了专门在工业环境下替代复杂的逻辑继电器控制，实现简洁、容易维护、更高可靠性的工业自动化控制而诞生的。如今PLC因其具有通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学等优点而广泛应用在各种工业领域，而且正在向微型化、网络化、pc化和开放性方向发展，早已不局限于逻辑控制，可以实现模拟量控制、时序控制、组成分布式系统等等。随着应用的愈来愈广泛，PLC的日常维护和故障检修也显得日益重要：外围线路设计的不科学、安装施工不规范都有可能造成plc的误动作；PLC虽然防护能力较强，能适应大多数工业环境，但如果环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈或安装使用不当,也有可能造成PLC不能正常、安全可靠地运行。因此探讨加强日常点检与检修、提高PLC控制系统可靠性的措施具有十分重要的现实意义。1日常检修的一般方法首先是直观的判断，包括看、听、闻、触摸等。看各机架上的各模块指示灯是否正常，有无严重的灰尘堆积，有无明显的烧灼痕迹；听有无异响，PLC内部继电器动作是否正常；询问操作人员故障过程；闻是否有异味，如某些电容漏液，元件或线路板烧毁的气味；触摸以便确认所处环境温度，元件表面是否潮湿等，以便快速的确定故障的大致范围。（1）查看PLC电源是否有电。PLC供电电源引起的故障是比较常见的，而且大部分都是由外部供电线路引起的。最明显的标志是POWER指示灯状态，有些PLC的IO模块为单独电源供电，也需要一并检查。供电不正常须借助原理图、接线图，检查外部供电线路，如果外部供电正常就需要检查PLC内的电源电路。（2）检查PLC工作状态。PLC工作状态可以根据运行状态指示灯进行判断。如果是RUN模式则说明CPU和各控制板工作正常；如果是保持模式，可能是运行过程中用户程序出现断点而处于调试程序状态，或在启动模式下断点出现，对此情况重新调试好程序，再次将控制程序下载到CPU中即可（此种现象在使用中的PLC很少见，基本上都出现在调试过程中）；如果是STOP模式，则要进行STOP的原因分析：是异常掉电、供电质量差还是内部程序问题。可利用PLC的在线功能进行CPU诊断（PLC具有一定的自检能力，而且在系统运行周期中都有自诊断处理阶段，利用这个功能可以很方便的查找出PLC停机的原因），如果是软件故障，清除PLC存储器然后重新下载程序到PLC，然后将工作模式转换为RUN进一步观察，如果是有硬件损坏，则需根据下面步骤查找并更换相应模块。（3）检查各个主板、扩展板上的通迅电缆和各模块LED指示灯状态。I/O模块是PLC与外部控制对象沟通的桥梁，也是最容易出现问题的部件，因此要重点检测输入输出端口的信号及对应端口指示灯显示是否正常：若用仪表检测不到输入端口应有的信号，或输出端口有输出信号，但是所控元器件或设备不工作，这说明是外线路故障；如果通过编程器发现程序内部信号与IO模块信号而指示灯不对应则是硬件故障，需要进行硬件维修，如果有余留端口，也可以通过编程重新定义I/O端口并更改外部接线继续使用；另外对于模拟量模块还要进行量程检查，并确认软件配置是否正常，一般为电压0～10V或电流4～20mA，这需要根据所用的传感器来选择。（4）通迅模块的检测一般是用新的通迅模块进行替换来识别正在使用的模块是否正常。对其他不确定的模块也可进行部件替换法来确定故障。通过以上检测可以解决工作中PLC的大部分故障，另外由于本工作涉及到交流电220/380V与直流电24V的交叉作业，工作时要注意积累安全用电知识与常识，以及在工作时的安全防范措施和设备安全规程，以确保安全作业。2提高可靠性的措施可靠性主要受电路设计水平、安装布线规范性、运行环境、以及平时的维护情况等方面的影响，PLC允许工作的环境对温度、湿度、空气洁净度、电磁干扰，都有要求，具体工作条件可根据厂家用户手册限定。如果环境条件达不到就有可能造成PLC损坏或误动作，因此提高可靠性的措施也主要分这几个方面进行讨论。2.1外部线路设计是提高可靠性的重点对不同用途的开关、按钮合理的选用常开或者常闭点PLC日常检修方法及提高可靠性的措施孙洪普刘甦（济钢集团重工机械有限公司，济南250200）摘要：根据日常管理设备的经验，总结PLC一般的检修方法及提高PLC控制系统可靠性的措施。关键词：PLC检修维护可靠性线路设计布线工作环境52（如急停按钮，为了保证紧急情况下可靠停止，一般采用常闭点，而启动按钮采用常开点）；对于内部采用继电器的输出模块为之设计软开关电路，以保护内部接点；合理的为外部动作的接触器电路设计互锁，因为PLC动作很快，而外部的接触器动作慢，类似电机正反转的电路如果只是程序内部互锁而没有外部互锁就有可能导致短路；在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该用带屏蔽层的隔离变压器，对PLC系统供电，也可以在隔离变压器二次侧加装滤波电路。2.2合理布线、严格遵循施工标准动力线与控制线、交流线路与直流线路、输入线路与输出线路都应分开走线；对于传送模拟量信号的Ｉ/Ｏ线应采用屏蔽电缆，且屏敝层应一端接地；隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接，以控制共模干扰；系统的动力线截面积应足够，以降低大容量设备起动时引起的线路压降对整个控制系统的影响；正确接地是PLC安全可靠运行的重要条件，为了抑制干扰，PLC要单独接地。PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装，更不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线，二者间距离应大于200mm。装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所，尤其是连续、频繁的振动。必要时应采取相应措施来减轻振动和冲击的影响，以免造成接线或插件的松动。2.3好的控制程序编制一个好的控制程序，不只是简单的能完成控制任务，更多的是要考虑到当设备不正常甚至有故障时的处理方法，以及出现故障时能最大限度的减少损失和尽快的修复。为易受干扰的信号设置滤波，降低外部扰动对PLC的干扰；合理的逻辑计算，减少不必要的频繁动作，保护外部操作元件；采用结构化编程提高程序的健壮性。2.4重视日常维护（1）勤检查PLC的安装状态：各PLC单元固定是否牢固，各种I/O模块端子是否松动，PLC通信电缆的子母连接器是否完全插入并旋紧，外部连接线有无损伤等。（2）对于依靠电池进行程序存储的PLC定期检查电池是否需要更换。有条件的情况下对PLC程序进行定期备份，并对构成PLC系统的相关设备的点检和维护，如UPS定期维护。（3）确认PLC附近有无大的干扰源，如：对讲机、大功率电抗器、大功率电动机、大功率变频器等。确保与干扰源的安全距离。（4）供电电源的质量直接影响PLC的使用可靠性，也是故障率较高的部件，日常除了检查电压值是否满足额定要求，还要考察电压波动是否频繁。频繁的电压波动会加快电压模块电子元件的老化，可靠性要求较高的控制系统建议为PLC加装稳压电源或UPS。对于使用10多年的PLC系统，若常出现程序执行错误，首先应考虑电源模块供电质量问题。（5）要定期吹扫灰尘，以保证风道的畅通和元件的绝缘。尤其是湿度较高的场合，灰尘与水汽形成电阻，阻值并随空气湿度变化而变化。表现为空气湿度大时出现故障，空气干燥时又表现正常。建议PLC的电控柜使用密封式结构，并且电控柜的进风口和出风口加装过滤器，可大大减少灰尘的进入。2.5为PLC提供一个合格的工作环境（1）PLC运行环境温度一般在0～55摄氏度左右。温度过高将使得PLC内部元件性能恶化、寿命缩短以致故障增加。温度偏低，内部电路的性能变化会比较明显，尤其是模拟量处理电路，超温降导致误差超过允许值。过低温甚至可能引起控制系统不正常而停机。解决办法是在控制柜安装合适的轴流风扇或加装空调，并注意定期检查。（2）环境相对湿度在5%～95％之间。在湿度过大，水蒸气容易在一些元件表面形成结露，并通过元件表面缺陷侵入内部，引起元件内部绝缘性能降低而损坏，甚至引起局部短路导致更严重的事故；在极其干燥的环境下，PLC内部的MOS集成电路也有可能会因静电而引起击穿。对于可靠性要求极高的控制场合可采用冗余系统和热备用系统。相应的关键线路也都采用冗余设计，但是设备购置成本、运行成本都比较昂贵，需要权衡利弊。参考文献[1]基于PLC的双机热备系统.吴影生.《机电工程》，2011（6）.PLCDailyMaintenanceMethodsandMeasurestoImproveReliabilitySUNHongpu,LIUSu（JinanIron&SteelGroupHeavyIndustryMachineryCo.,LTD.Jinan,250200）Abstract：Accordingtotheexperiencesofdailymanagementequipment，summaryofPLCgeneralmaintenancemethodsandmeasurestoimprovethereliabilityofPLCcontrolsystemissummarized.Keywords：PLCrepair,maintenance,reliability,circuitdesign,layout,workenvironment工艺与装备53