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工控维修学习丨三菱及西门子PLC的故障如何下手处理?


可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)通过通信联网,实现分散控制,集中管理。目前PLC在化工业自动化控制方面发挥着巨大作用,为各种各样的自动化控制设备提供了广泛、可靠的控制应用。


但是使用过程中它发生故障怎么办?小编就先介绍PLC的结构原理以及厂商让大家对它有一个认识,接着小编在故障处理以及使用注意事项等方面给大家提供一些建议。




PLC的结构





从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体



PLC电控柜内部布置和元器件





PLC分级网络的示意图





PLC在污水余热处理回收系统的应用





PLC的原理视频





PLC是采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。了解PLC的原理是你从事与它相关工作的基础。


视频来源:腾讯视频



PLC的厂商



PLC的厂商可谓百花齐放,每家都有自己的特色。对于初次接触的人来说,可谓无从下手,只能在以后的工作中慢慢发现从而不断的学习。以下表格详细的列出了市面上绝大多数的PLC的厂商及其主要产品。




小编拙见

1、在故障排查时了解PLC的厂家品牌是很重要的,根据品牌特性来查找和解决问题会更快速。

2、目前中国市场占有率最高的小型的PLC有日产PLC品牌:三菱、欧姆龙,欧美系列:西门子等。大型PLC四大品牌:西门子,施耐德,AB(罗克韦尔),GE。中型PLC:西门子,施耐德,欧姆龙,三菱。基本上学会三菱PLC,一般国产PLC都可以搞的定。




PLC怎么维修?




1
CPU异常




CPU异常报警时,应检查CPU单元连接于内部总线上的所有器件。具体方法是依次更换可能产生故障的单元,找出故障单元,并作相应处理。



2
存储器异常



存储器异常报警时,如果是程序存储器的问题,通过重新编程后还会再现故障。这种情况可能是噪声的干扰引起程序的变化,否则应更换存储器。



3
输入/输出单元异常、扩展单元异常



发生这类报警时,应首先检查输入/输出单元和扩展单元连接器的插入状态、电缆连接状态,确定故障发生的某单元之后,再更换单元。



4
不执行程序



一般情况下可依照输入---程序执行---输出的步骤进行检查


(1)输入检查是利用输入LED指示灯识别,或用写入器构成的输入监视器检查。当输入LED不亮时,可初步确定是外部输入系统故障,再配合万用表检查。如果输出电压不正常,就可确定是输入单元故障。当LED亮而内部监视器无显示时,则可认为是输入单元、CPU单元或扩展单元的故障。


(2) 程序执行检查是通过写入器上的监视器检查。当梯形图的接点状态与结果不一致时,则是程序错误(例如内部继电器双重使用等),或是运算部分出现故障。


(3)输出检查可用输出LED指示灯识别。当运算结果正确而输出LED指示错误时,则可认为是CPU单元、1/0接口单元的故障。当输出LED是亮的而无输出,则可判断是输出单元故障,或是外部负载系统出现了故障。


另外,由于PLC机型不同,1/0与LED连接方式的不一样(有的接于1/0单元接口上,有的接于1/0单元上)。所以,根据LED判断的故障范围也有差别。



5
部分程序不执行



检查方法与前项相同


但是,如果计数器、步进控制器等的输入时间过短,则会出现无响应故障,这时应该校验输入时间是否足够大,校验可按输入时间<输入单元的最大响应时间+运算扫描时间乘以2的关系进行



6
电源的短时掉电,程序内容也会消失



(1) 这时除了检查电池,还要进行下述检查


(2)通过反复通断PLC本身电源来检查。为使微处理器正确启动,PLC中设有初使复位点电路和电源断开时的保存程序电路。这种电路发生故障时,就不能保存程序。所以可用电源的通、断进行检查。


(3) 如果在更换电池后仍然出现电池异常报警,就可判定是存储器或是外部回路的漏电流异常增大所致。


(4)电源的通断总是与机器系统同步发生,这时可检查机器系统产生的噪声影响。因为电源的断开是常与机器系统运行同时发生的故障,绝大部分是电机或绕组所产生的强噪声所致。




7
PROM不能运转




先检查PROM插入是否良好,然后确定是否需要更换芯片



8
电源重新投入或复位后,动作停止



这种故障可认为是噪声干扰或PLC内部接触不良所致。噪声原因一般都是电路板中小电容容量减小或元件性能不良所致,对接触不良原因可通过轻轻敲PLC机体进行检查。还要检查电缆和连接器的插入状态。



9
变频器对PLC模拟量的干扰



在自动化控制系统中,变频器的使用越来越广泛,变频器对PLC模拟量干扰问题也凸显出来。下面举一个变频器对PLC模拟量干扰的例子以及用信号隔离模块克服此类干扰的解决办法。


现象说明:西门子PLC中AO点发出一路4-20mA电流控制信号,输出至西门子变频器,无法控制变频器启动。



故障查找:

1、疑似模拟量输出板卡问题,用万用表测量4-20mA输出信号,信号是正常的。


2、开始怀疑是变频器控制信号输入端有了问题,换了一台同型号变频器,问题仍然如此。


3、用一台手持式信号发射器做4-20mA输出信号源,输出标准电流信号至变频器,这下变频器启动了,因而我们排除了模拟量输出板卡和变频器的故障。


4、由此推测是变频器的干扰信号传导至模拟量通道所致。


5、为了验证,在PLC模拟量4-20mA输出通道中加装了一台信号隔离模块TA3012,TA3012的输入端子5、6接模拟量输出模块,输出端子1、2端子接变频器,3、4端子接外部24VDC供电电源,变频器正常启动了。


6、据此断定,问题的根源在于变频器干扰模拟量通道所致。




10
三菱PLC的故障排查




三菱PLC如何进行根据LED指示灯(POWER指示灯、EPROR指示灯、输入指示灯、输出指示灯)的工作情况对PLC故障原因进行排查。



01

POWER指示灯


POWER指示灯即电源指示灯,首先给三菱plc基本单元供电,正常的情况下POWER指示灯会亮,不需调整。 如果不亮:


(1)就要检查电源接线是否有问题。另一种情况是在该电源上存在驱动传感器时,要行检查有无负载短路或过电流的现象,根据实际情况进行调整。


(2)检查PLC内是否存在其他导电性干扰物或其它异常情况,从而导致烧坏基本单元内的保险丝,如果是,就要排除干扰物和异常情况,再换上相应好的保险丝即可。




02

EPROR指示灯


EPROR指示灯又称出错指示灯,正常情况下是不亮的。EPROR指示灯故障指示有:


(1)EPROR指示灯闪烁 造成EPROR指示灯闪烁的原因有:


①程序语法错误(如忘记设置定时器或计数器的常数等)


②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。 如果三菱plc的运行状态为“STOP”,而且所有的输出变为OFF时,首先要检查程序是否有错,再检查有无导电性异物混入和高强度噪音源。


(2)EPROR指示灯亮 EPROR指示灯亮的原因有:


①第一种情况是三菱plc的CPU受到混入的导电性异物质或受外部异常噪音的干扰,以致CPU失控或运算周期超过200ms,导致WDT出错,EPROR指示灯亮。


②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。


③如果EPROR指示灯是常亮状态,检查程序运算周期是否过长(监视D8012可知最大扫描时间)。


④plc内部发生故障,请与技术服务商联系。 如果plc运行状态处于“STOP”,而且所有输出变为OFF时,可以进行断电复位,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。




03

输入指示灯


输入指示灯常见指示故障:


(1)输入信号开关是OFF状态,但是电路却是导通的的原因:


①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。


②当输入开关与LED灯亮用电阻并联时,即使输入开关OFF但并联电路仍导通,仍可对三菱FX系列PLC进行输入。 以上原因不光OFF的输入有影响,对ON的输入同样也影响。


(2)输入信号开关是ON状态,但是电路却无法导通的的原因:


①光传感器等输入设备的发光/受光部位受外界干扰(如杂质、灰尘或者损伤等),导致灵敏度大幅降低,从而造成不能形成回路的运行状态。


②输入端子上存在不同的外加电压损坏输入回路。如:会造成三菱FX2N系列plc运算周期短的时间内,不能接收到ON和OFF的输入。




04

输出指示灯


输出指示灯指示故障:负载不能进行ON或OFF。 造成的原因:


①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。


②接点接触面不好导致接触不良。


注意事项




1
工作环境



温度PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有3Omm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风刷强迫通风。


湿度为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。


震动应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55Hz的繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必采取诚震措施,如采用减震胶等。


空气避兔有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、化氢等,对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。


电源PLC供电电源为50Hz、220(1+10V)的交流电,对于电源线的干扰。PLC本身具有足够的抵制能力,对于可靠性要求较高的场合或电源干扰特别严重的环境,可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之的干扰,还可以在电源输入端串联LC滤波电路。FX系列PLC有直流24V输出线端,该接线端可为输入传感器(如光电开关或接近开关)提供直流24V电源。当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到错误信息。



2
安装与布线




动力线、控制线及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。


PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。


PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。


PLC基本单元与扩展单元以及给你模块的连接线缆应单独敷设,以防止外界信号的干扰。


交流输入线和直流输出线不要在同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。


交流输出线和直流输出线不要用一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。



3
I/O端的接线



输入接线一般不要超过30米。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。输入输出线不能用同一根电缆,输入输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。


输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压,但在同一组中的输出只能用同一类型,同一电压等级的电源。


由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧印制电路板。因此,应用熔丝保护输出元件



4
PLC和变频器共用




在PLC和变频器同时使用的自控系统中,应该着重注意一下事项:

1.PLC供电电源与动力系统电源(变频器电源)分别配置,且PLC的供电应该选择隔离变压器;


2.动力线尽量与信号线分开,信号线要做屏蔽;


3.无论是模拟信号输入还是模拟信号输出,模拟量通道一律使用信号隔离模块;


4.PLC程序里做软件滤波设计;


5.信号地与动力地分开设计。

做好以上五点,变频器对PLC模拟量干扰的问题,即可迎刃而解。




工控网友们关于PLC的分享


西门子PLC怎样缩短程序扫描周期?





1、没必要共享信号时,放置在同一网络里的多条指令,会产生额外的进出栈操作(具体可以转成STL来分析),而且如果不是逻辑要求,应避免横向串联,这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里,感觉紧凑一点。


2、合理使用立即IO指令(尽量减少使用)节约PLC处理立即指令的转换时间。


3、计算中尽量使用计算结果存储器,而不用过渡存储器。


4、可以用“字”的时候尽量避免用“双字”,可以用整数时,尽量避免用实数。


5、尽量避免数据类型转换,不得不用时,尽量用AC存放中间变量,减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间,比如:用VW2存整数时,VW0空出不用,就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据。


6、减少非必要网络扫描,把可以设条件执行的网络(特别是AIW、AQW),归类到子程序中作条件调用(例如定时中断)。


7、在保证工艺要求前提下,适当减小发生中断的频率。




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