馬雲：寫給在工廠上班的同學們

第一部分

執行中PLC故障常見原因及處理方法

(一)

外圍電路元器件故障

此類故障在PLC工作一定時間後的故障中經常發生。在PLC控制迴路中如果出現元器件損壞故障，PLC控制系統就會立即自動停止工作。

輸入電路

是PLC接受開關量、模擬量等輸入訊號的埠，其元器件質量的優劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統可靠性的重要因素。

對於

開關量輸出

來說，PLC的輸出有繼電器輸出、閘流體輸出、電晶體輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應根據負載要求來決定，選擇不當會使系統可靠性降低 嚴重時導致系統不能正常工作。

此外，PLC的輸出端子帶負載能力是有限的。如果超過了規定的最大限值。必須外接繼電器或接觸器。才能正常工作。

外接繼電器、接觸器、電磁閥等執行元件的質量，是影響系統可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。

(二)

端子接線接觸不良

此類故障在PLC工作一定時間後隨著裝置動作的頻率升高出現。由於控制櫃配線缺陷或者使用中的震動加劇及機械壽命等原因，接線頭或元器件接線柱易產生鬆動而引起接觸不良。

這類故障的排除方法是使用

萬用表

，藉助控制系統原理圖或者是PLC邏輯梯形圖進行故障診斷維修。

對於某些比較重要的外設接線端子的接線，為保證可靠連線，一般採用

焊接冷壓片或冷壓插針

的方法處理。

(三)

PLC受到干擾引起的功能性故障

自動化系統中所使用的各種型別PLC，是專門為工業生產環境而設計的控制裝置。在設計和製造過程中採用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應惡劣工業環境的能力、執行穩定性和較高的可靠性。因此一般不需要採取什麼特殊措施就可以直接在工業環境使用。PLC受到的干擾可分為

外部干擾和內部干擾

。

在實際的生產環境下，外部干擾是隨機的，與系統結構無關，且干擾源是無法消除的 只能針對具體情況加以限制。

內部干擾與系統結構有關。主要透過系統內交流主電路、模擬量輸入訊號等引起，透過精心設計系統線路或系統軟體濾波等處理，可使內部干擾得到最大限度的抑制。

PLC生產現場的抗干擾技術措施——通常從電源與接地保護、接線安排 遮蔽和抗噪聲等4個方面著手考慮：

（1）電源與接地保護

PLC本身的抗干擾能力一般都很強。通常。將PLC的電源與系統的動力裝置電源分開配線 對於電源線來的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。

但是電源干擾特別嚴重，可加接一個帶遮蔽層的隔離變壓器以減少裝置與地之間的干擾，提高系統的可靠性。如果一個系統中含有擴充套件單元，則其電源必須與基本單元共用一個開關控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時進行。

為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC接專用地線 接地線線徑要足夠粗。接地電阻要小於4Ω，

接地點應儘可能靠近PLC

，並且接地點要與其它裝置分開。對供電系統中的強電裝置，其外殼、櫃體、框架、機座及操作手柄等金屬構件必須保護接地。

PLC內部電路包括CPU、儲存器和其他介面共接數字地。外部電路包括A/D、D/A 等共接模擬地 並用粗短的銅線將PLC底板與中央接地點星形聯結防哚聲干擾。PLC非接地工作時，應將PLC的安裝支架容性接地以抑制電磁干擾。

（2）接線安排

電氣櫃內線路走線佈置

① 只有有遮蔽的模擬量輸入訊號線才能與數字量訊號線裝在同一線槽內，直流電壓數字量訊號線和模擬量訊號線不能與交流電壓線同在一線槽內。

②  只有有遮蔽的220V電源線才能與訊號線裝在同一線槽內。

③  電氣櫃電纜插頭的遮蔽一定要可靠接地。

電氣櫃外部走線安排

①  直流和交流電壓的數字量訊號線和模擬量訊號線一定要各自用獨立的電纜，且要用遮蔽電纜。

②  訊號線電纜可與電源電纜共同裝在一線槽內，為改進抗噪性建議保證間隔10cm以上。

（3）遮蔽處理

PLC外殼的遮蔽，一般應保證與電氣櫃浮空。在PLC外殼底板上加裝一塊等位遮蔽板（一般使用鍍鋅板）。保護地使用銅導線與底板保持一點連線其截面積應不少於1 0mm ，以構成等位遮蔽體，有效地消除外部電磁場的干擾。

對模擬量訊號的遮蔽匯流排可絕緣並將中央點連到參考電位或地（GND）上。數字量訊號線的電纜兩端接地可保證較好地排除高頻干擾。

（4）抗噪聲的措施

對處於強磁場（例如變壓器）的部分要進行金屬遮蔽 電控櫃內不宜採用熒光燈具照明。PLC控制系統電源也應採用相應的抗干擾措施。

PLC控制系統電源抗干擾的方法有

採用隔離變壓器、低通濾波器及應用頻譜均衡法3種

。其中隔離變壓器是最常用的，因為PLC的I/O模組電源常用DC24V，須經隔離變壓器降壓，再經整流橋整流供給，或者直接使用開關電源供給。

(四)

PLC週期性宕機

PLC週期性宕機的特徵是PLC每執行若干時間就出現宕機或者程式混亂，或者出現不同的中斷故障顯示，重新啟動後又一切正常。根據實踐經驗認為，該現象

最常見原因是由於PLC機體長時間的積灰造成

。

所以應定期對PLC機架插槽介面處進行吹掃。吹掃時可先用壓縮空氣或軟毛刷將控制板上、各插槽中的灰塵吹掃淨，再用95%酒精擦淨插槽及控制板插頭。清掃完畢後細心檢查一遍，恢復開機便能正常執行。

PLC程式丟失通常是由於接地不良接線有誤、操作失誤和干擾等幾個方面的原因造成的：

1、PLC 主機及模組必須有良好的接地。

2、主機電源線的相線與中性線必須接線正確。

3、預先準備好程式包，用作備份。

4、使用手持程式設計器查詢故障時，應將鎖定開關置於垂直位置，拔出就可起到保護記憶體的功能。

5、由於干擾的原因造成PLC程式丟失。其處理方法可參照PLC受干擾引起故障的處理。

第二

部分

PLC 故障查詢流程圖

NO.1總體檢查

根據總體檢查流程圖找出故障點的大方向，逐漸細化，以找出具體故障，如下圖所示。

NO.2電源故障檢查

電源燈不亮需對供電系統進行檢查，檢查流程圖如下圖所示。

NO.3執行故障檢查

電源正常，執行指示燈不亮，說明系統已因某種異常而終止了正常執行，檢查流程圖如下圖所示。

NO.4輸入輸出故障檢查

輸入輸出是PLC 與外部裝置進行資訊交流的通道，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關外，還與聯接配線、接線端子、保險管等元件狀態有關。檢查流程圖如下圖所示。

第二部分

PLC產品本身的可靠性可以保證，但在應用中一些不正確的操作會造成一定的影響。為大家整理了一些PLC日常應用中的9個小技巧，希望能對大家在日常使用PLC有所幫助。

一、PLC自身故障判斷

一般來說，PLC是極其可靠的裝置，出故障率很低。PLC的CPU等硬體損壞或軟體執行出錯的機率幾乎為零；PLC輸入點如不是強電入侵所致，幾乎也不會損壞；PLC輸出繼電器的常開點，若不是外圍負載短路或設計不合理，負載電流超出額定範圍，觸點的壽命也很長。

因此，查詢電氣故障點，重點要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬體或程式有問題，這對快速維修好故障裝置、快速恢復生產是十分重要的，因此筆者所談的PLC控制迴路的電氣故障檢修，重點不在PLC本身，而是PLC所控制迴路中的外圍電氣元件。

二、輸入輸出(I/O)模組的選取

輸出模組分為電晶體、雙向可控矽、接點型。

電晶體型的開關速度最快（一般0。2ms），但負載能力最小，約0。2~0。3A、24VDC，適用於快速開關、訊號聯絡的裝置，一般與變頻、直流裝置等訊號連線，應注意電晶體漏電流對負載的影響。

可控矽型優點是無觸點、具有交流負載特性，負載能力不大。

繼電器輸出具有交直流負載特點，負載能力大。常規控制中一般首先選用繼電器觸點型輸出，缺點是開關速度慢，一般在10ms左右，不適於高頻開關應用。

三、接地問題

PLC系統接地要求比較嚴格，最好有獨立的專用接地系統，還要注意與PLC有關的其他裝置也要可靠接地。多個電路接地點連線在一起時，會產生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。

產生不同的接地電勢的原因，通常是由於接地點在物理區域上被分隔的太遠，當相距很遠的裝置被通訊電纜或感測器連線在一起的時候，電纜線和地之間的電流就會流經整個電路。

即使在很短的距離內，大型裝置的負載電流也可以在其與地電勢之間產生變化，或者透過電磁作用直接產生不可預知的電流。

在不正確的接地點的電源之間，電路中有可能產生毀滅性的電流，以至於破壞裝置。

PLC系統一般選用一點接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對於模擬訊號可以採用遮蔽浮地技術，即訊號電纜的遮蔽層一點接地，訊號迴路浮空，與大地絕緣電阻應不小於50MΩ。

四、消除線間電容避免誤動作

電纜的各導線間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定範圍之內。即使是合格電纜，當電纜長度超過一定長度時，各線間的電容容值也會超過所要求的值。

當把此電纜用於PLC輸入時，線間電容就有可能引起PLC的誤動作，會出現許多無法理解的現象。

這些現象主要表現為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入；PLC應該有的輸入沒有，而不應該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應當做到：

1、使用電纜芯絞合在一起的電纜；

2、儘量縮短使用電纜的長度；

3、把互相干擾的輸入分開使用電纜；

4、使用遮蔽電纜。

五、抗干擾處理

工業現場的環境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是透過與現場裝置相連的電纜引入PLC的。

除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意採取一些抗干擾措施：

1、模擬量訊號屬於小訊號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層遮蔽電纜；

2、高速脈衝訊號（如脈衝感測器、計數碼盤等）應選用遮蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈衝訊號對低電平訊號的干擾；

3、PLC之間的通訊電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶遮蔽的雙絞線電纜；

4、模擬訊號線、直流訊號線不能與交流訊號線在同一線槽內走線；

5、控制櫃內引入引出的遮蔽電纜必須接地，應不經過接線端子直接與裝置相連；

6、交流訊號、直流訊號和模擬訊號不能共用一根電纜，動力電纜應與訊號電纜分開敷設。

7、在現場維護時，解決干擾的方法有：對受干擾的線路採用遮蔽線纜，重新敷設；在程式中加入抗干擾濾波程式碼。

六、標記輸入輸出，方便檢修

PLC控制著一個複雜系統，所能看到的是上下兩排錯開的輸入輸出繼電器接線端子、對應的指示燈及PLC編號，就像一塊有數十隻腳的積體電路。

任何一個人如果不看原理圖來檢修故障裝置，會束手無策，查詢故障的速度會特別慢。

這種情況，根據電氣原理圖繪製一張表格，貼在裝置的控制檯或控制櫃上，標明每個PLC輸入輸出端子編號與之相對應的電器符號，中文名稱，即類似積體電路各管腳的功能說明。

有了這張輸入輸出表格，對於瞭解操作過程或熟悉本裝置梯形圖的電工就可以展開檢修了。但對於那些對操作過程不熟悉，不會看梯形圖的電工來說，就需要再繪製一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。

用表來實際說明大部分操作過程中輸入迴路（觸發元件、關聯元件）和輸出迴路（執行元件）的邏輯對應關係。實踐證明，如果能熟練利用輸入輸出對應表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕鬆自如。

七、透過程式邏輯推斷故障

現在工業上經常使用的PLC種類繁多，對於低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對於中高階機，如S7-300，許多程式是用語言表編的。

實用的梯形圖必須有中文符號註解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概瞭解裝置工藝或操作過程，看起來比較容易。

若進行電氣故障分析，一般是應用反查法或稱反推法，即根據輸入輸出對應表，從故障點找到對應PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動作的邏輯關係。

經驗表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因為裝置同時發生兩起及兩起以上的故障點是不多的。

八、充分合理利用軟、硬體資源

1、不參與控制迴圈或在迴圈前已經投入的指令可不接入PLC；

2、多重指令控制一個任務時，可先在PLC外部將它們並聯後再接入一個輸入點；

3、儘量利用PLC內部功能軟元件，充分呼叫中間狀態，使程式具有完整連貫性，易於開發，同時也減少硬體投入，降低了成本；

4、條件允許的情況下最好獨立每一路輸出，便於控制和檢查，也保護其它輸出迴路；當一個輸出點出現故障時只會導致相應輸出迴路失控；

5、輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程式上聯鎖，並且要在PLC外部採取措施，防止負載在兩方向動作；

6、PLC緊急停止應使用外部開關切斷，以確保安全。

九、其他注意事項

1、不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；

2、接地端子應獨立接地，不與其它裝置接地端串聯，接地線截面積不小於2mm²；

3、輔助電源功率較小，只能帶動小功率的裝置（光電感測器等）；

4、一些PLC有一定數量的佔有點數（即空地址接線端子），不要將線接上；

5、當PLC輸出電路中沒有保護時，應在外部電路中串聯使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞。