浅议可编程控制器系统故障特点及处理

张茜茜

摘 要：对可编程控制器在应用中的故障进行了分类，并详细阐述了整个可编程控制系统的软硬故障排查方法。

关键词：可编程控制器；故障；分析处理

1 PLC故障类别

1.1 外部设备故障

外部设备就是与实际过程直接联系的各种开关、传感器、执行机构、负载等。这部分设备发生故障，直接影响系统的控制功能。

1.2 系统故障

影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障和偶然性故障。故障发生后，可重新启动使系统恢复正常，则可认为是偶然性故障。重新启动不能恢复而需要更换硬件或软件，系统才能恢复正常，则可认为是固定故障。

1.3 硬件故障

这类故障主要指系统中的模板（特别是I/O模板）损坏而造成的故障。这类故障一般比较明显，影响局部。

1.4 软件故障

软件本身所包含的错误，主要是软件设计考虑不周，在执行中一旦条件满足就会引发。在实际工程应用中，由于软件工作复杂、工作量大，因此软件错误几乎难以避免。

对于可编程控制器组成的控制系统而言，绝大部分故障属于上述四类故障。根据这一故障分类，可以帮助分析故障发生的部位和产生的原因。

2 PLC控制系统的故障自诊断

2.1 PLC的自诊断测试

可编程序控制器具有极强的自诊断测试功能。在进行自诊断测试时，要使用诊断调试工具。利用可编程控制器本身所具有的各种功能，自行编制软件、采取一定措施、结合具体分析确定故障原因。用户通过程序可以编辑组织块，来告诉CPU当出现故障时应如何处理，如果相应的故障组织块OB没有编程，当出现该故障时，CPU转到“STOP”状态。

2.2 PLC控制系统的故障自诊断

任何PLC都具有自诊断功能，当PLC异常时应该充分利用其自诊断功能以分析故障原因。下面以FX系列PLC为例，来说明根据指示灯状况以诊断PLC故障原因的方法。

①电源指示（[POWER]LED指示）。当向PLC基本单元供电时，基本单元表面上设置的[POWER]LED指示灯会亮。如果电源合上但[POWER]LED指示灯不亮，请确认电源接线。另外，若同一电源有驱动传感器等时，请确认有无负载短路或过电流。若不是上述原因，则可能是PLC内混入导电性异物或其他异常情况，使基本单元内的保险丝熔断，此时可更换保险丝解决；②出错指示（[EPROR]LED闪烁）当程序语法错误（如忘记设定定时器或计数器的常数等），或有异常噪音、导电性异物混入等原因而引起程序内存的内容变化时，[EPROR]LED会闪烁，PLC处于STOP状态，同时输出全部变为OFF。在这种情况下，应检查程序是否有错，检查有无导电性异物混入和高强度噪音源。③出错指示（[EPROR]LED灯亮）。由于PLC内部混入导电性异物或受外部异常噪音的影响，导致CPU失控或运算周期超过200ms，则WDT出错，[EPROR]LED灯亮，PLC处于STOP，同时输出全部都变为OFF。此时可进行断电复位，若PLC恢复正常，请检查一下有无异常噪音发生源和导电性异物混入的情况。另外，请检查PLC的接地是否符合要求。检查过程如果出现[EPROR]LED灯亮→闪烁的变化，请进行程序检查。如果[EPROR]LED依然一直保持灯亮状态时，请确认一下程序运算周期是否过长（监视D8012可知最大扫描时间）。如果进行了全部的检查之后，[EPROR]LED 的灯亮状态仍不能解除，应考虑PLC内部发生了某种故障，请与厂商联系。④输入指示。不管输入单元的LED灯亮还是灭，检查输入信号开关是否确实在ON或OFF状态。如果输入开关的额定电流容量过大或由于油侵入等原因，容易产生接触不良。如果使用光传感器等输入设备，由于发光/受光部位粘有污垢等，引起灵敏度变化，有可能不能完全进入“ON”状态。在比PLC运算周期短的时间内，不能接收到ON和OFF的输入。如果在输入端子上外加不同的电压时，会损坏输入回路。⑤输出指示。不管输出单元的LED灯亮还是灭，如果负载不能进行ON或OFF时，主要是由于过载、负载短路或容量性负载的冲击电流等，引起继电器输出接点粘合，或接点接触面不好导致接触不良。

3 故障排除方法

PLC控制系统大多数故障95%在外設，仅有5%发生在PLC本身。而控制器内的故障只占10%，90%发生在I/O模板中。

故障发生时，先利用PLC输入、输出指示灯判断。指示灯亮与否是一个有效而又直观的检查和发现故障的手段。外设故障一般发生在继电器、接触器；阀门、闸板；开关、限位开关、安全保护、就地和远控转换开关；接线盒、接线端子、螺栓螺母处；传感器、仪表；电源、地线和信号线的噪音等等，排除比较容易。再通过梯形图进行监控。如软触点显示不同的颜色代表不同的状态。如果输入输出的某端口坏了，可以利用冗余端口，将程序稍作改动，就可以恢复正常运行。判断控制器内CPU是否出现故障，可以将CPU主板中锂电池取出，用短接线在CPU与电池正、负极连接处短接放电，从而用户程序消失，然后再接好锂电池。再通过编程器，将一个仅有一个语句的用户软件传输到CPU，这个程序仅有一个，“END”语句。断开所有的外部I/O控制与扫描、通信等，对CPU进行冷态启动，如果冷态启动仍然失败，只能说明包括CPU在内的主机箱系统的硬件需要再检查。当冷态启动正常时，说明主机系统没有故障。这时可以通过编程器或上位机重新下载用户程序，再将硬件和软件一点点地或分片与分区地投入，去寻找故障点。

[参考文献]

[1]刘美俊.PLC在全自动液压压砖机中的应用[J].电气传动自动化， 2001，（4）.

[2].MELSEC-FX2系列使用手册[Z].日本三菱公司，1997。