基于PLC控制的设备电气故障处理

张彬彬

长客装备公司资产管理部 长春市

通过大量故障统计，基于PLC控制的设备大部分故障都来自PLC外围，PLC本身故障很少，因此应本着优先检查外围设备，先输出、再输入最后PLC的原则诊断故障。首先查看PLC的输出部分，如果对应输出点全部输出，而这时设备还没有动作，故障点就存在于输出点之后，可以查看之后连接的线路与驱动器件，如电磁阀、继电器等。如果输出点没有或没有全部按照控制要求输出，则故障存在于输入与PLC上，这时查看PLC相应的输入指示灯，查看输入信号是否全部进入PLC的输入。如果没有全部进入PLC，故障在输入部分；如果输入信号全部输入，故障存在于PLC上。这时查看PLC的状态指示灯判故障，如电源指示灯不亮，可能是PLC的电源损坏或断开，ERR指示灯亮，表示程序错误或丢失。

在上述方法基础上，根据实际情况可适当采用一些技巧，不但可快速找到故障点，还能减少工作量。

1.半自动磁粉探伤机磁悬液不喷淋

图1 PLC程序

检查PLC输出（图1），发现在控制喷淋输出时，Y25输出指示灯不亮，喷淋按钮（X20）已经按下，控制方式为手动（X2），在PLC的输入上X20和X2指示灯均亮，输入条件满足。联机后查看PLC程序，Y25的状态是1。用万用表测量控制喷淋的电磁阀线圈两端电压为0V，此时测量Y25输出点与COM之间电压为DC 24V，由此判断输出点损坏。可通过程序更换输出点，相应调整输出控制线。常规方法是找到未使用的输出点Y4，将程序中的每个Y25都改成Y4。本例采用在故障输出点上并联新输出点的办法（图1虚线框），这样只需更改1个点即可解决问题。将新程序写入PLC，Y25端的线接到Y4上，设备恢复正常。

直接在原损坏的PLC输出点并联新输出点，而不是更改原输出点。这样程序改动量小，同时可避免原输出点的其他关联控制出现错误。

2.Q7680抛喷丸清理机故障

Q7680抛喷丸清理机按下1#～9#任意一个抛丸机启动按钮，抛丸机运行约3s，停止工作。该设备采用OMRON C200HE PLC，首先查看PLC输出，发现控制电机的输出点输出后立即断开，并且其他常闭输出点闪断一下后重新接通。观察PLC的电源指示灯也出现一次闪烁（接通—断开—接通），怀疑故障由PLC电源闪断引起。分析原因可能是PLC的输入或输出在动作时引起短路。从输出入手检查故障，查看图纸PLC的电源与PLC的几个输出模块连接在一个变压器上，控制输出模块电源的是 QF43（AC 220V）和 QF55（DC 3V）两个空开。关闭 QF55，故障依旧，关闭QF43，再按下任意一个抛丸机启动按钮，PLC闪断现象消失。表明判断正确，是某个输出模块出现问题导致闪断。输出模块P1～P5分别由QF44～QF48控制，分别断开QF44～QF48，当断开QF48时，故障消失，故障就出在QF48连接的输出模块上。此模块的连接均是电磁阀，测量此模块上输出点对N的电阻，电阻很小的就是故障点。最终判断故障点为12.13输出点（2#喷枪2号排气阀）。更换电磁阀后故障解决。

处理该故障也可采用程序分析法，即从输出点入手，分析1#～9#控制的输出点，再逐一排查故障。但是由于程序较大，输入和输出点非常多，逻辑关系也较为复杂，这样会增加处理故障时间。采用实例中的解决方法可避开复杂的逻辑关系，快速找到故障点。

3.3000型轮对探伤机故障

3000型轮对探伤在手动状态下持续按住电机转动按钮，电机在转动过程中停止（正常状态电机会持续转动）。在自动状态下试了几次，电机运行正常。

使用欧姆龙CX-Programmer编程软件查看相关程序（图2）。在程序段1中，转动电机转动时10.05指示灯亮，不转时10.05不亮，表明PLC的输出良好。200.04和200.09都能控制10.05，根据程序分析200.4控制手动滚动动作，200.09负责控制自动状态下的滚动。在程序段2中按下转动按钮0.05，205.02在下降沿微分产生1个脉冲在1个周期内导通，200.04自锁。但转动停止时自锁失效，在程序实时监控中看不出是哪个点出现闪断造成自锁失效。

图2 PLC程序

结合程序，按照常开和常闭将程序段2中最后一条语句的元件分成两组，常闭点 200.03、1.00、CNT020、1.10、CNT032 为第一组，常开点 205.02、200.1、TIM009、200.07、201.12 为第二组。首先用鼠标右键分别点击第一组的每个元件并在弹出菜单上选择强制为off，观察设备转动时的状态，故障依旧。

用同样办法强制第二组的每个元件状态为on，尝试多次转动正常，表明故障在第二组的元件中。将第二组的元件分成两个小组，205.02、200.01、TIM009 为 A 组，200.07、201.12为 B 组。分别强制状态为on，观察转动状态A组为on时故障现象存在，证明故障在B组。同理分别强制200.7和201.12为on，最终观察到当200.07为on时，故障现象消失，恢复正常状态时，故障现象继续存在，据此判断200.07为故障点。

200.07 点由程序段3中的线圈元件200.07完全控制，说明线圈 200.07有故障。线圈 200.07的状态由 1.08、1.09、200.15控制。1.08和1.09对应的SQ5、SQ6是两个缓冲开关，只有当1.08和1.09均为1，同时200.15状态为0时200.07才能为1。分别强制1.08和1.09为on，200.15为off，观察设备故障现象。最终确认故障点为1.09（缓冲开关SQ6），由于SQ6松动，有时产生振颤，造成电机转动时意外停止。紧固开关后，故障解决。

由于PLC对应的动作输出点没有输出，可认为是输入没满足触发动作的条件，在线监视找出故障点。若程序变化较快，肉眼无法分辨，可通过强制改变元件状态的办法观察故障是否变化，最终锁定故障点。 W13.12-19