浅谈韶钢高线PLC控制系统的维护

容臻芹 王 宝

（广东韶关韶钢特钢事业部点检站，广东 韶关512123）

0 引言

韶钢高速线材厂是新建的生产线，它采用全程自动化控制系统，系统分2级控制：一级由PLC、工控机、检测元件组成，完成位置控制、速度控制、信号检测、故障报警等功能；二级由工控机、服务器等组成，完成参数设定、物料跟踪、数据存取、打印数字表等功能。PLC与工控机、上位机采用以太网通讯，PLC与各轧机采用以太网光纤通讯，PLC与辅助传动选用现场总线（Profibus－DP）通讯。

1 轧线控制器系统

1.1 MODEL－3000系列组成

MODEL－3000系列组成：电源模块（PS791S、PS361）、中央处理器（CPU）、以太网模块（EN751）、TC－网模块（TN722）、现场总线模块（PF311）、I／O 模块（DI334、TR318、AO365等）、接口模块（IF721、IF351）、中继器模块（RS）等。其中，CPU 模块有3类：顺序控制模块、活套控制模块、计数模块。

1.2 MODEL－3000站的配置

MODEL－3000站的配置：总线、输入／输出单元和输入／输出模块。其中，I／O模块又分为并行的输入／输出和连续的输入／输出。

2 日常维护

PLC是先进的控制系统，它虽然具有很高的可靠性，但系统一旦出现故障，便会使生产线停止运行，影响很大。因此，对PLC控制系统加强日常维护，消除事故的发生，十分重要。具体维护措施如下：

2.1 遵守规则，建立档案

遵守安全操作规程、维修保养规程，确保PLC控制系统安全、可靠运行。建立维修档案，记录设备故障情况，特别是对设备故障部位、原因、解决方法要详细记录和存档，以便在以后的维修工作中加以参考、借鉴。

2.2 坚持对设备巡回检查

PLC具有先进性、智能性的特点，其维护、保养工作要求也较高。维修人员应经常进行巡回检查，如检查PLC电源电压是否正常，PLC柜内风扇运行情况，接线端子是否松动，零线有无过热迹象，电缆表皮有无破损、劣化、裂缝、变色等，电机是否过热、有异味，热检、高温计、接近开关、电磁阀是否正常等，积极做好故障预防，若发现异常及时解决，只有这样才能把故障消灭在萌芽状态，从而减少一切可避免的损失。

2.3 熟悉设备

掌握高线生产工艺流程、设备配置以及各设备的功能和工作原理。

2.4 熟悉PLC的情况

熟悉PLC的情况，如模块的组成、模块的状态、线路的走向等。熟悉PLC所使用的各种检测元件及执行元件，如热检、高温计、接近开关、编码器、电磁阀等。掌握各元件的工作原理、作用、接线图及维护保养等知识。

3 故障诊断

3.1 PLC软件故障

当电源正常，各指示灯正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常（输出时无或乱）时，这可能是程序丢失或出错。本着先易后难的检修原则，通常对PLC重启后一般能解决问题。如解决不了，则用编程器的备份程序重新下载到PLC，恢复还原系统程序。

3.2 PLC硬件故障

PLC的硬件故障较直观就比较容易发现，首先根据故障指示灯和故障现象判断故障模块，然后更换模块。

（1）电源模块故障。电源模块正常时，电源指示灯应持续亮，如某灯不亮或闪烁，则表示电源有问题。

（2）I／O模块故障。I／O模块的输入／输出点都有发光二极管指示灯，有输入但该点灯不亮，或确定有输出但该点灯不亮，则怀疑I／O模块有故障。如果只是一点坏，通常做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应地址。

（3）CPU模块故障。西门子CPU模块指示灯：SF灯是程序错误时亮；BATF是电池错误时亮；DC5V灯是有5V直流电压亮；FRCE灯是有变量被强制时亮；RUN灯是CPU运行时亮；STOP灯是CPU停机时亮。东芝CPU模块指示灯：RUN灯是CPU运行时亮；BATF是电池错误时亮；HARD灯是CPU接地正常时亮；SOFT灯是CPU程序无故障时亮。

3.3 外围线路故障

外围线路由现场输入信号元件（如按钮开关、选择开关、光电开关及传感器的开关量、热电偶的模拟量等）、现场输出信号执行元件（如电池阀、继电器、接触器、电机等）、导线和接线端子等组成。PLC的大部分故障都出现在外围线路，接线松动、元件损坏、机械故障、干扰等均可引起外围线路故障。排查时要仔细，替换的元件要选用可靠、安全系数高的同型号的元件。针对外围线路故障，主要有2种诊断方法：

（1）常规诊断。首先了解故障发生时的情况，观察设备有无异常，如温度高、保险熔断、机械卡死等，然后检查现场输入信号元件、输出信号执行元件是否正常，线路是否完好。

（2）在线诊断。如无法根据检测元件和执行元件判断故障点，则必须对程序进行在线分析和诊断，根据PLC梯形图进行实时在线监视，以确定故障部件。

4 维修实例

4.1 活套不起套

在生产中，水平活套不起套，而引起堆钢。按常规诊断方法观察活套有无异常，检查其控制线路情况。首先监视画面无报警，可以排除电磁阀短路或线路接地等可能。现场检查线路是否断线，扫描器是否对正位，经检查没有发现问题。操作箱用手动看活套是否动作，排除扫描器故障。用万用表测量电磁阀电阻情况，经测量不在正常范围内，说明线圈烧断，经更换后，活套正常。

4.2 集卷小车不能自动

从监视画面上看，各设备的位置信号都满足条件，但小车的位置数值不在设定范围内，初步怀疑编码器故障。首先检查编码器是否松动，经检查，编码器无问题。把小车开到初始位对编码器进行清零，使数值回到初始位数值，再手动开动小车，看数值变化情况。当小车开到芯棒零位时，小车所在位的数值不在设定范围（－50～50mm）内，则判断编码器坏。经更新后，小车正常自动。

5 结语

PLC控制系统以CPU为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，具有很高的稳定性和可靠性。但一次故障就会造成整个系统停机，损失较大，维修有一定的困难，使用计算机进行故障诊断已成为主要手段。这要求维修人员具有较高的技术水平，有一定的外语和计算机基础，只有了解和熟悉整个系统，同时具备机械、液压、气动等方面的知识才能胜任工作。只有善于学习、勇于钻研，经常总结经验和规律，才能把PLC控制系统维护检修工作做得更好。

［1］强十涌，乔德庸，李曼云.高速轧机线材生产［M］.第2版.北京：冶金工业出版社，2009

［2］王廷溥.轧钢工艺学［M］.北京：冶金工业出版社，1989

［3］朱伯平.高速线材轧制过程中活套控制的探讨［J］.南方金属，2004（6）