PLC的簡介

PLC的英文全稱為Programmable Logic Controller，也就是可編程序控制器。它是一種將計算機技術與繼電器技術結合起來的現代化自動控制裝置，1969年，美國數字化設備公司研制出第一臺可編程控制器(PDP一14)，在通用汽車公司的生產線上試用后，效果顯著；1971年，日本研制出第一臺可編程控制器；1973年，德國研制出第一臺可編程控制器；而在我國于1974年研制可編程控制器：在1977年我國在工業應用領域推廣PLC,它廣泛應用于機床、建筑、化工、農機等行業中，而我從事的行業，是應用于醫藥生產行業。現在流行的PLC品牌有三菱，西門子，羅克韋爾，歐姆龍，臺達等。

PLC的結構與特點

PLC的結構可以分為外觀和內部兩個方面。以典型的西門子S7-200為例，其外部主要有電源輸入口、I/O口，PLC狀態指示燈、輸入輸出指示燈、傳感器輸出接口、檢修口等構成；內部結構有CPU電路板、輸入輸出接口電路板、電源電路板，其中CPU電路板是核心，主要完成運算、存儲和控制功能，一般情況下由微處理器芯片和存儲器芯片等構成。

PLC具有一些特點：(1)運行速度快，通過微處理器的使用運行速度得到很大提高；(2)安裝方便，PLC一般體積較小不需要專門的機房，也不需要采取嚴格的屏蔽措施；(3)編程簡單，除了可以用命令語句還可以用梯形圖進行編程，相對簡單易學易用；(4)組態靈活，PLC采用積木結構，利用不同模塊可以組合到一起來實現不同的控制需求；(5)可靠性高，PLC性能比較穩定可靠，現在的PLC具有自診斷能力，提高了系統的可靠性。

工作中PLC的應用

PLC在應用上實現了開關量的控制，模擬量的閉環控制，數字量的智能控制，還能對現場數據采集與監控。實際工作中所使用的PLC是西門子的S7系列，主要對醫藥生產設備實現自動化控制功能，比如控通過觸摸屏的操作對PLC實現輸入信息，控制柜中的PLC處理信息后按程序對閥門、泵等執行元件進行控制，所有狀態信息與報警信息通過WinCC系統在上位機上顯示信息，因為觸摸屏和上位機上能夠顯示報警的具體信息，工作中方便了檢修工作，提高了維修效率。當然，PLC的程序是需要根據實際具體的生產工藝進行編制。

PLC的日常維護

1 供電電源的檢查

供電電源的質量直接影響PLC的使用可靠性，也是故障率較高的部件，檢查電壓是否滿足額定范圍的85%～110％及考察電壓波動是否頻繁。頻繁的電壓波動會加快電壓模塊電子元件的老化，建議加裝穩壓電源。對于使用多年的PLC系統，若常出現程序執行錯誤，首先應考慮電壓模塊供電質量。

2 運行環境的檢查

(1)PLC運行環境溫度在0～60℃。溫度過高將使得PLC內部元件性能惡化和故障增加，尤其是CPU會因“電子遷移”現象的加速而降低PLC的壽命。溫度偏低，模擬回路的安全系數也會變小，超低溫時可能引起控制系統動作不正常。解決的辦法是在控制柜安裝合適的軸流風扇或者加裝空調，并注意經常檢查。

(2)環境相對濕度在5%～95％之間。在濕度較大的環境中，水分容易通過模塊上的IC的金屬表面的缺陷侵入內部，引起內部元件性能的惡化，使內部絕緣性能降低，會因高壓或浪涌電壓而引起短路；在極其干燥的環境下，MOS集成電路會因靜電而引起擊穿。

(3)要定期吹掃內部灰塵，以保證風道的暢通和元件的絕緣。PLC的電控柜盡量使用密封式結構，并且電控柜的進風口和出風口加裝過濾器，可阻擋絕大部分灰塵的進入，平日里電控柜要關緊。

3 檢查PLC的安裝狀態

平時巡檢時檢查各PLC單元固定是否牢固，各種I/O模塊端子是否松動，PLC通信電纜的子母連接器是否完全插入并旋緊，外部連接線有無損傷。

4 檢查PLC的程序存儲器的電池

平時的維護中檢查PLC程序存儲器的電池是否需要更換，需要更換的及時進行更換。

關于PLC的故障分析與排除

1 根據上位機報警信息找故障

PLC控制系統具有自診斷功能，當系統發生故障時可以立即發出報警信息，可以準確、快速地查找原因并確定故障部位，這個方法是維修中基本的方法和手段，明確故障部位后進行排除。

2 根據動作順序診斷故障

對于自動控制，其動作是按照一定的順序進行的，通過觀察系統的運動過程，對故障和正常時的情況做以比較，發現可疑點，診斷出故障原因，比如說，水泵在相應閥門正常開啟后才能啟動，如果管路不同水泵是不能開啟的，如果水泵不啟動可以檢查相應的閥門是否打開，是否工作正常。

3 根據PLC輸入輸出狀態指示燈診斷

PLC控制系統中，輸入輸出信號是通過I/O模塊實現的，一些故障可以通過I/O接口通道上反映出來，PLC的輸入輸出接口旁都有狀態指示燈，如果是接口線松動，接觸不良，可以用旋具擰緊線接口，然后看對應故障是否恢復正常；還可以查看相應的電氣控制圖，看執行元件對應的狀態指示燈是否亮，執行元件是否啟動，來排查故障，這里也需要對設備的操作過程和生產工藝比較了解，也需要看懂輸入輸出符號對應的哪個傳感器或者執行件，比如閥門、水泵等。比如有臺設備無法啟動，檢查PLC的輸出狀態指示燈都沒有亮，懷疑是中間程序問題，后來發現問題是程序時間鎖的緣故，解決后設備可以正常啟動；出現過指示燈不亮，而對應的電磁閥、接觸器有動作，可能是此輸出點因過載或者短路燒牢，這時應該把輸出點外線拆下來，再用萬用表電阻檔去測量輸出點與公共端的電阻，電阻小說明觸點已壞，若電阻無窮大說明觸點是好的，對應的指示燈已壞，對其處理使其恢復正常。

4 程序邏輯推斷

對于較低端的PLC其梯形圖指令大同小異，西門子輸入用I0.0，I0.1...表示,輸出用Q0.0，Q0.1...表示，而三菱輸入用X0.0，X0.1...表示，輸出用Y0.0，Y0.1...表示；對于中高端的PLC，比如西門子的S7-300/400，S7-1200，許多程序用語言表編的。使用的梯形圖需要有中文符號注解，否則閱讀性差，看梯形圖前要了解設備工藝和操作規程，看起來才能容易理解。如果進行電氣故障分析，一般應用反查法或者反推法，根據輸入輸出對應表，從故障點找到對應的輸出繼電器，開始反查其動作的邏輯關系，查到一處問題，故障通常基本得到解決，一般設備同時有兩處以上的故障并不多見的。

5 外部原因導致的故障

由于外部的原因也能導致PLC損壞，比如一只工作電源為220V的接近開關，輸入PLC信號觸點兩根引線與接近開關電源線共用一根四芯電纜，一次接近開關損壞在更換時錯將電源零線與PLC公共線調錯了，導致燒壞PLC的輸入點；一次系統電源變壓器零線排線因腐蝕而中斷，導致接入電源從220V升到380V。燒壞了PLC的電源模塊，整改時可以增加380V/220V的隔離控制變壓器；西門子的S7-200系列PLC，其輸出公共端標1L、2L等，工作電腦為AC L1 N表示，24V電源為L+M表示，經驗不足的人員容易弄錯，錯將L+M當作220V電源端子送點瞬間就將燒壞PLC的24V電源。所以平時PLC接線時，要注意這些問題，避免由于外部原因造成故障。

總之，PLC、CPU等硬件損壞或者軟件運行出錯概率較小，PLC若不是強電入侵所致輸入點幾乎不會損壞，若外圍負載沒有短路或是設計合理，輸出繼電器常開點觸點壽命也很長。因此根據長期實際經驗查找故障點，重點要放在PLC外圍電氣元件上，對于快速維修好設備，恢復運行很重要。平時盡量把PLC出現的故障做相關記錄，做統計，分析容易出現的問題，也有利于平時的維護檢修工作。

參考文獻

[1]廖常初.PLC編程與應用 第四版.機械工業出版社，2014(1).

[2]韓雪濤 吳瑛.圖解PLC技術快速入門（西門子）.機械工業出版社2016(1).

[3]周志敏.PLC維修入門與故障處理實例.電子工業出版社.2014(1).

[4]梅麗鳳.電氣控制與PLC應用技術.機械工業出版社.2012(1).

[5]王東春.PLC的故障分析及排除方法.PLC論壇.2017(2).

[6]MOTEC.PLC的基礎知識介紹.中國工控網.2015(2).

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審核編輯 黃宇