汽车生产线PLC电控设备的维护探析

孙晓琳　赵剑

摘 要：可编程序控制器（PLC）是一种新型和通用的自动控制装置，但不同品牌的PLC梯形图表述方式有所差别。针对看不懂梯形图的购买者和不会对PLC进行编程的电气维护人员，文章阐述了由PLC控制的各种电气设备的维护与保养方法。指出PLC处理复杂控制系统的能力远远超过继电器，而且PLC电控设备比继电器电控设备的养护方法更容易。

关键词：汽车生产线；可编程序控制器；PLC梯形图；继电器；电气设备

可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种新型和通用的自动控制装置。维护PLC控制系统的电气设备，往往比维护和修理继电器与接触器组成的控制系统更容易。但事先必须完整记录一个生产过程，即PLC输入与输出各个LED指示灯的运行状态。一旦电气控制系统出现故障，就利用记录的各个LED指示灯的运行状态，与电控图纸结合来判断PLC控制系统哪个环节出了问题。

1 PLC电控设备在汽车生产线的应用现状所有有版权所有

汽车工业最早发展时使用大量的人力、物力，生产效率不高，随着控制理论的不断发展现代汽车生产线多采用自动控制机器人或半自动控制装置，实现了大批量生产，同时质量也得到了良好的控制，极大地促进了现代汽车工业的不断发展。随着汽车保有量不断增加，汽车工业领域前景更加广阔，这也促进了在生产过程中不断采用先进的工业技术与控制技术。在汽车的车桥焊接生产中，采用PLC为控制中心，通过与计算机网络技术的结合，可以有效对生产过程中的参数进行更改，以满足消费者不断增长的多样化需求，从而赢得更多的市场份额，创造更好的市场效益。汽车生产过程中，使用到的材料与技术较为复杂与分散，每一个工序环节都独立进行，有必要进行分布式控制，这样，不但实现对单台设备的独立操作控制，更能够对生产线的整体进行有效控制，及时查找问题点，从而避免生产线的设备问题造成生产效率受到影响。

2 汽车生产线PLC电控设备故障排查案例

在某条汽车生产线上，约100米长度的线体上分布着17个控制盒，在每一个控制盒上都会有急停、放行与手动控制相关的指示类。所有的设备间的急停按钮相互串联，从而对小型继电器进行有效控制吸合。在分别把手/自动开关放在自动位置或手动位置后，相关的模块与指示灯分别呈现出不同的显示方式。在PLC的输出端，模块系统启动之前均不会熟视亮，而如果其中的任意一个急停按钮按下时，则会有其中的一个控制指示灯发生亮起，当此灯熄灭时，系统将会恢复启动，同样在运行停止时也会有相关的指示灯亮起。当维修人员发现故障时，把第一个手动开关放到自动位置，其他的工序都按放行，系统不启动，就需要对PLC的输入模块进行检查，如果指示灯不亮，则说明开关或线路存在故障。系统启动后运行的速度过慢，则需要对PLC的输出端进行检查，相关指示灯亮时，需要更换继电器后运行速度良好。PLC的输出与输出相关的指示灯表达着运行状态，通过视频对PLC控制系统的各个指示灯进行记录对于后续原因分析非常有帮助。

3 PLC控制系统日常维护

PLC系统应定期保养，PLC所使用的部件使用寿命是有限的，如：输出继电器的机械寿命是90-450万次，铿电池寿命为1-3年，电解电容寿命为3-5年。因此应该建立系统的设备档案。如：设备一栏表、程序清单、说明书、各种图纸及维修运行记录，对故障现象和维修情况进行记录，为以后再出现类似问题提供解决方法。设备和线路的保养和检查方法如下。

（1）更换PLC有关部件（如供电电源的熔断器和铿电池）时，必须停止对PLC供电。（2）对PLC的检查。检查PLC的工作环境，如：环境温度、供电电压及粉尘；检查PLC各个模块的运行情况、电解电容和铿电池的使用时间；检查安装在PLC上的各种接插件是否接触良好。（3）对一次检出元件的检查。系统的输入信号来自现场的一次检出元件，对模拟量的检出，有时需要用变送器进行信号转换。对一次检出元件，除了在现场进行外观检查和检测开关信号的变化状态外，还应根据产品的使用寿命定期更换。（4）检查连接电缆是否被外力损坏或受高温环境影响而老化，检查接线端子的接头是否可靠紧固，尤其是安装在有振动或易被氧化的场所时，更应定期检查和紧固。（5）在定期检查中，对系统各部件进行清洁很重要。灰、粉尘在一定的环境条件下会造成接触不良，绝缘性能下降；工作和检修时切下来的导线会造成部件短路。所以在清扫时，要防止杂物进入PLC的通风口，可采用吸尘器进行打扫。

特别说明的是一定要维持PLC梯形图程序的电池电量够用。当出现电池亏电时，三菱、AB公司PLC的BATT指示灯LED亮，欧姆龙的ALMLED灯亮，松下PLC面板上指示灯“ERR”亮，这时应抓紧时间与供货商联系，必须更换专用电池，否则易造成PLC内部程序丢失。不同品牌的PLC更换电池方法有所差别，如：OMRON公司CPM2AH-40CD-A（N1875）的PLC更换电池时间在5min之内；AB公司CompactLogixL32E的PLC在没有程序备份情况下，必须买一张记忆卡，按要求插在PLC预留插槽内，然后才能更换电池。电池的寿命取决于电池是否长时间充电，最好在设备停用时只对PLC供电，将其他电气设备的电源关掉。这样可使PLC电池寿命保持10年以上，以免PLC的程序丢失。

4 PLC控制系统干扰问题解决办法

由于环境因素或使用时间问题，PLC电控设备很容易受到干扰，而这种干扰形成的参数差异在维修、维护与故障排查时很难查出，造成了大量的时间浪费。所以需要提前做好PLC控制系统的抗干扰问题。在PLC电控设备附近有大电流、大电压经过或变化时，经常会导致PLC内部的程序发生变动，影响生产稳定性。PLC控制系统还容易受到辐射干扰，一部分是由于外界的雷电、无线电广播导致的辐射干扰，另一部分是内部的信号电缆造成的相互干扰问题。所以首先要对PLC设备的输入电源进行稳定处理，避免出现过大的电压变化，导致系统故障，另外在选择电缆时，要高质量的屏蔽电缆，降低动力线产生的电磁干扰。正确选择PLC设备的接地点，完善接地系统，通过多种方式的接地方式，有效化解過高电压造成的PLC外壳带电问题。

5 结束语

经过对大量故障分析表明，系统的故障绝大多数来自一次检出元件和最终执行元件，如：中间继电器的触点和线圈等故障。如果电气维护人员参与购买和验收PLC控制的电气控制设备，一定要要求供货方提供PLC梯形图的电子版及数据线，以防梯形图丢失。

参考文献

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