控制系统中PLC对故障诊断的作用

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【摘要】PLC控制系统目前广泛应用于我们的生产和生活中，但是控制系统在运行时常会出现这样和那样的问题，本文主要描述了plc控制系统出现故障时，如何应用PLC排除故障，并分析了故障的原因，可以给广大从事PLC控制系统设计和维护人员以借鉴。

【关键词】控制系统；PLC；故障；排除

随着计算机技术的发展，PLC愈来愈广泛应用于生产和生活领域中，它尤其应用在工业的过程控制中。由于PLC可以节省控制系统中的低压电器元件，并且控制逻辑可以更改，再加上PLC工作性能稳定，PLC甚至已经成为工业控制系统中的标准设备。但是正因为PLC控制系统的重要性，一旦控制系统发生故障，轻则影响生产，重则造成人生安全。笔者针对PLC本身的功能，分析在控制系统出现故障时，如何利用PLC进行故障诊断。

一、PLC控制系统故障种类

PLC控制系统的故障按照发生的位置主要分为以下几种：

（一）PLC本身硬件故障

PLC工作性能稳定，出现自身故障的几率很少，几率低于10%，因此当控制系统出现故障时，首要考虑的是其他部分故障。PLC本身硬件故障的常见故障有：输入模块故障、输出模块故障和CPU模块故障。

1.输入模块故障

输入模块故障主要是因为输入电路电流过大或因为输入电路回路中因为线圈的存在造成瞬间感应电动势过大造成的。

图1 出现问题的电路

图2 改后的电路

以西门子输入模块为例，图1是plc控制电路中常见的电气控制逻辑，但是图1的电路中按下SB1按钮时，PLC的输入模块常被烧毁，主要原因是KM1线圈产生很大的感应电动势，这个电动势加在了PLC输入端子模块上，将输入模块烧坏。我们可以将电气图改为图2所示，虽然仅仅加了个中间继电器KA1，但是将KM1的感应电动势隔开了，避免了输入模块的损坏。

2.输出模块故障

输出模块故障主要是因为输出电路电流过大或短路。以西门子输出模块为例，在图3电路运行时开关电源模块和PLC输出模块总出故障，检查后得知KA1继电器漏电，将220V的电压流进入了24V的电路中，因此损坏了开关电源模块和PLC的输出模块。更换KA1继电器后即排除故障。

图3 输出模块电路

3.CPU模块故障

一般情况下PLC是性能是比较可靠的，CPU模块出现故障的情况较少，原因也往往是因为干扰窜入了较大的电流，主要是接地设计出现的问题，或者是多回路共地出现了耦合。

PLC模块出现了故障，我们可以通过模块上的LED指示灯的闪烁观察是输入、输出还是CPU模块出现了问题。

（二）PLC内部逻辑故障

控制系统的故障也可能是PLC内部程序逻辑出现问题，当系统在运行期间，逻辑问题显现，这个我们可以将程序导出在计算机上，通过组态软件调试，看看主要是哪里出现问题。

（三）PLC外部硬件故障

1.输入外部电路出现故障

输入外部电路出现故障可以通过PLC的LED的指示灯来检查是那个输入回路出现问题。

2.输出外部电路出现故障

输出外部电路出现故障可以通过观察或检查执行元件的动作判断是哪里的问题。

二、控制系统利用PLC排除故障

我们可以通过PLC设备的LED灯的闪烁来检查是否是PLC本身出现的问题。PLC本身出现问题的几率是很小的。一般情况下，系统的故障往往是系统的传感器或执行元件（继电器、接触器等）出现了故障。

（一）排除输出电路故障

观察PLC输出继电器的LED灯的情况，判断PLC是否有输出信号，如果有而外部电路没有执行，则需要根据电气图检查输出强电部分故障，如果PLC没发出输出信号，则检查是否是PLC程序问题。

（二）排除PLC输入电路故障

观察PLC输入继电器指示灯是否亮是直观而简单的排故障手段，如果指示灯没亮，则要检查各输入电路的开关等接线问题或输入电路的电源供给问题。

（三）利用好上位机检查故障

利用上位机检查PLC的程序运行情况，如果发现是PLC的输入或输出端子出现问题，可以利用多余端子，并要将程序进行相应修改，即可正常工作。

（四）利用PLC的故障自检功能

现在的PLC控制系统在设计时已经考虑了系统运行过程中容易出现的问题，因此编写了故障诊断程序。PLC根据自己的I/O的状况，并结合设备的工作原理，判断出故障的位置并发出报警，维修人员要相信PLC的故障提示。如果我们可以断定程序有输出但是PLC的物理地址没有动作，可以认为是PLC硬件问题，要更换模块或接口。

（五）根据PLC控制系统控制对象来进行故障诊断

根据控制对象的工作原理诊断故障。以华中世纪星的数控车床为例，按下机床的操作面板上的换刀按钮，发现刀架不动。检查数控机床的PLC动作，发现PLC的动作指示正常，KA4有电，检查发现刀架电动机无电源提供，于是诊断出KM1故障。

图4 HNC21T刀架控制回路

总之，当PLC控制系统出现故障，首先要根据PLC的运行情况找出故障点，再根据控制逻辑和检查工具将故障排除。

然后借助测试工具，加上逻辑推理，逐层分析，最终把故障排除。

参考文献

[1]王新平，燕红侠.PLC输入模块损坏原因分析及采取的措施[J].煤炭技术，2009（2）.

[2]陈万疆.机电设备PLC控制系统故障检测技术的研究[J].华章.2013（9）.

作者简介：孙伟，女，辽宁轻工职业学院讲师。