SLC500可编程逻辑控制器故障防范及故障原因的经验分析

王兴松

【摘 要】通过多年广播发射机SLC500可编程逻辑控制器的维护经验，总结出故障防范的措施；通过常见故障原因分析，找出问题根源，进行技术改进，有效地减小SLC500可编程逻辑控制器的故障率。

【关 键 词】 SLC500可编程逻辑控制器 死机 PLC

【中图分类号】F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0225-01

一、引言

可编程逻辑控制器（简称PLC）是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管PLC可靠性高，抗干扰能力较强，但当工业环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成机器设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。

二、PLC故障防范措施

在美国哈里斯公司生产的DX系列中波发射机中，PLC系统采用是罗克韦尔自动化公司的SLC500系列PLC，图1所示为DX系列中波发射机SLC500系列PLC实物图。检修维护DX系列发射机的过程中，时常发生PLC故障导致发射机不能正常工作，查找处理起来比较耗时。总结经验发现：大部分故障原因与PLC设计安装密切相关。做好PLC设计安装能较好地防范PLC故障，主要可以从以下几个方面来采取措施。

1、工作电源的合理处理。SLC500系列PLC的工作电源常见有两种：24VDC和220VAC。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端加装开关稳压电源。

2、合理布线。PLC控制线以及PLC的电源线和I/O端接线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O端接线和大功率线分开走线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。PLC的输入和输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽层，屏蔽层应一端或者两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

3、PLC应远离强干扰源。对于大功率广播发射台站而言，这个尤其难以做到，一般建议将PLC系统装置在一个近似屏蔽的机柜内，尽一切可能减少高频信号对PLC系统的影响。

4、正确安装I/O端接线。输入接线一般不要太长；I/O端接线不能用同一根电缆，I/O端接线要分开。

5、正确选择接地点。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个：为了安全和为了抑制干扰。PLC控制系统的接地包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机；模拟地电位的分布干扰将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

三、PLC故障经验分析

引起SLC可编程逻辑控制器故障原因较多，总的来说，可以分为以下几类。

1、通电故障。该故障的原因有：电磁干扰；室外雷电；PLC系统接地不合理；输出为感性负载时没有接浪涌抑制器；输入电源故障；CPU模块存储器模块损坏。

2、运行故障。该故障的原因有：电磁干扰；室外雷电；PLC系统接地不合理；输入电源纹波较大；电源掉电或者扩展框架电源功率不足；PLC梯形图程序进入死循环。

3、运行切换故障。该故障的原因有：CPU模块处理器版本与软件及程序不兼容；程序损坏；电磁干扰；PLC系统接地不良；PLC梯形图程序设计有问题。

4、I/O故障。该故障的原因有：电磁干扰；室外雷电；PLC系统接地不合理；特殊模块请求中断服务，但处理器不支持；处理器I/O驱动程序软件损坏；电源功率不足。

5、用户程序指令故障。该故障的原因主要是PLC梯形图编程时设计缺陷所导致。

可能会使PLC梯形图程序改变的原因有：极端的环境条件、电磁干扰、接地不合理、接线连接不正确、存在不允许的外界干扰等。如果怀疑存储器内容有变动，可以与以前存储在EEPROM模块中的源程序对照检查。

四、PLC改进经验

对于工作在广播发射台站的大功率、高频辐射环境下的SLC500可编程逻辑控制器而言，其工作环境相当恶劣，对其进行针对性地改进显得尤为重要。

1、对其工作空间进行屏蔽处理。利用铜皮将PLC系统装置的整个外围空间的腔体做屏蔽处理，尽最大可能减小高频辐射对系统中各种信号的影响。

2、完善其接地系统。PLC系统装置的接地系统主要包括电源模块的接地和底板与机架的接地。原设计中，SLC500机架与DX发射机的接地主要来自各类排线里的接地引脚，建议在SLC机架与发射机系统接地之间接一根屏蔽编织线。

3、提高其供电质量。原设计中，SLC500可编程逻辑控制器使用电源是分立的+24V非稳压电源组件，属于传统电源，它仅由一个美国Acme电气公司线性变压器（500B24HA）、一个桥式整流器（GBPC5002）及一只滤波电解电容器（33000μF/50VDC）组成。这种分立元件组成的非稳压电源，由于元器件老化或变质，极易出现噪声大、输出直流电压不稳定等毛病。为提高电压稳定性，减小输出纹波，选择市场上主流的开关电源代替+24V非稳压电源组件。开关电源主要优势有：⑴内部功率损耗小，转换效率高，一般可达90%以上；⑵体积小，重量轻；⑶稳压范围宽，输出电压在一定范围连续可调；⑷滤波效率大为提高。⑸安全可靠，内部具有各种形式的保护电路，当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能可靠。

4、加装风扇，冷却CPU模块。原设计中采用SLC系列5/04 CPU模块，其高速处理速度为0.9ms/k，温度高，容易受干扰，所以在CPU模块串口线上加了防干扰磁环，在CPU模块前面加一个小风扇进行强制风冷。

通过以上技改处理之后，SLC500可编程逻辑控制器故障率大大减少，有利地保障了广播发射机的安全稳定高效运行。

五、结束语

SLC可编程逻辑控制器是广播发射机的核心部位，广大技术人员应认真熟悉其工作原理、维护方法。通过观察PLC电源模块、CPU模块和I/O模块的面板，能够定位、诊断出主要故障。对照SLC可编程逻辑控制器用户手册和触摸屏所显示的故障代码，利用这些故障诊断指示灯，可以帮助技术人员跟踪输入/输出设备、接线或CPU的故障。