鄭州繼飛機電設(shè)備有限公司

繼飛機電(圖)-維修電氣柜-滎陽電氣柜 ：

1、按照圖紙檢查回路（未送電狀態(tài)下）

一般PLC系統(tǒng)的圖紙包含柜內(nèi)圖紙和柜外圖紙兩部分；柜內(nèi)圖紙指柜子內(nèi)部的接線圖；柜外圖紙是所有接出電氣柜的接線圖。這一部分需要檢查的是；1圖紙設(shè)計是否合理，包括各種元器件的容量等等。2根據(jù)圖紙檢查元器件是否嚴格按照圖紙連接。

在這一過程中，需要注意的地方就是檢查電源，1確?；芈窙]有短路。2確保強弱電沒有混合到一起；因為PLC電源為24v，一旦因為接線錯誤導(dǎo)致220V接進PLC里，很容易將PLC或者拓展模塊燒毀。

2、檢查PLC外部回路，也就是俗稱的“打點”

電源確認完畢后送電，測試輸入輸出點，這就是俗稱的“打點”，測試IO點需要挨個測試，包括操作按鈕，急停按鈕，操作指示燈以及氣缸及其限位開關(guān)等等，具體方法是一人在現(xiàn)場側(cè)操作按鈕等，另一人在PLC測監(jiān)控輸入輸出信號；對于大型系統(tǒng)應(yīng)該建立測試表，即測試后做好標記。如果發(fā)現(xiàn)在施工過程中有接線錯誤的地方需要立即處理。

這一步應(yīng)該注意的是需要將程序備份后清空PLC里面的程序或者將程序禁用，避免因測試導(dǎo)致設(shè)備的動作。

3、檢查機械結(jié)構(gòu)并測試電機類負載

這一步需要檢查機械結(jié)構(gòu)是否緊固等等，電機類負載是否做好相應(yīng)保護，避免因意外導(dǎo)致的事故，檢查完畢后需要手動去測試設(shè)備運行，如正反轉(zhuǎn)電機類，需要測試線路是否完好并帶電試車，變頻器類設(shè)置相應(yīng)參數(shù)并進行電機優(yōu)化，靜態(tài)識別或者動態(tài)識別等。

這里需要注意的是對于一些特殊負載，比如說垂直類上下移動的負載需要由專業(yè)人員進行，以免因控制不當(dāng)導(dǎo)致測試事故。

4、調(diào)試手動模式/半自動模式以及相關(guān)邏輯關(guān)系

IO點和負載側(cè)都測試以后，接下來要進行的就是手動模式下的調(diào)試。這里的手動模式也可以叫做半自動模式，不是用手直接去按動電磁閥或接觸器等，而是指通過按鈕或者HMI的按鈕等去驅(qū)動設(shè)備，是與自動狀態(tài)對應(yīng)的。手動模式的測試可以將自動模式按照人的意愿分解，方便測試程序。

這一環(huán)節(jié)重要的是要測試安全功能，即在設(shè)備運行狀態(tài)下測試急停，安全光柵等等的安全功能是否起到相應(yīng)作用。

5、根據(jù)生產(chǎn)工藝調(diào)試自動模式

在完成半自動調(diào)試后，可進一步調(diào)試自動工作。這一環(huán)節(jié)是重要的，需要根據(jù)生產(chǎn)工藝測試各種連鎖，包括邏輯連鎖，安全連鎖等，而且要多測試幾個工作循環(huán)，以確保系統(tǒng)能正確無誤地連續(xù)工作。

6、特殊工藝的測試

PLC系統(tǒng)里除了邏輯控制，還有很多拓展出來的功能，比如說PID控制等，當(dāng)這些邏輯調(diào)試基本完成后，可著手調(diào)試模擬量、脈沖量控制。主要的是選定合適控制參數(shù)。一般講，這個過程是比較長的。要耐心調(diào)，參數(shù)也要作多種選擇，再從中選出優(yōu)者。有的PLC，它的PID參數(shù)可通過自整定獲得。但這個自整定過程，也是需要相當(dāng)?shù)臅r間才能完成的。

7、完成上述所有的步驟

整個調(diào)試基本算是完成了。接下來就到了預(yù)生產(chǎn)的步驟了，預(yù)生產(chǎn)是生產(chǎn)前的工作檢測，在該階段可以配合生產(chǎn)進行一些特殊的測試，比如說生產(chǎn)節(jié)奏是否滿足，帶載情況下安全功能還能否起作用等等，一般連續(xù)生產(chǎn)一定時間后就可以交工了。

新手尤其需要注意電源，記得我在多年前調(diào)試一個項目的時候，因為施工單位將大皮帶的拉繩開關(guān)的220V觸點和24V觸點接錯了（皮帶的拉繩開關(guān)為安全裝置，兩組觸點，一組為220V斷開控制回路，另一組為24V進入PLC），導(dǎo)致燒毀了一個數(shù)字量輸入模板，后來就長記性了，再調(diào)試的時候一定分清220和24，就再也沒出現(xiàn)過問題。

PLC的容量包括I／O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點數(shù)的選擇

PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

(二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時，維修電氣柜，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關(guān)量I／O點數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關(guān)量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價格，采購電氣柜，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需要加以選擇。

（一）開關(guān)量I／O模塊的選擇

1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇

開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號，將信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關(guān)量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。話?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊遠不得超過１０米。距離較遠的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關(guān)量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，

匯點式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點式的。

3）注意同時接通的輸入點數(shù)量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點、48點等)，應(yīng)考慮該模塊同時接通的點數(shù)一般不要超過輸入點數(shù)的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也越遠，具體可參閱PLC說明書。

2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇

開關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅(qū)動交流負載，又可用于直流負載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但其屬于有觸點元件，動作速度較慢（驅(qū)動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。

對于頻繁通斷的負載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件。但晶閘管輸出只能用于交流負載，而晶體管輸出只能用于直流負載。

2）輸出接線方式

開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，

分組式輸出是幾個輸出點為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離。選擇時主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

3）驅(qū)動能力

開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

4）注意同時接通的輸出點數(shù)量

選擇開關(guān)量輸出模塊時，還應(yīng)考慮能同時接通的輸出點數(shù)量。同時接通輸出設(shè)備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點數(shù)不要超出同一公共端輸出點數(shù)的60％。

5)輸出的上限電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)

開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標，它與不同的負載類型密切相關(guān)，特別是輸出的上限電流。另外，晶閘管的上限輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應(yīng)注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。

典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據(jù)實際需要選用， 同時還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。

一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）。

(三)特殊功能模塊的選擇

目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。

西門子PLC系列產(chǎn)品

PLC系統(tǒng)故障分析

PLC主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機連接。對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內(nèi)；對于模塊式PLC，各功能部件獨立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機架或?qū)к壣稀！　?/p>

PLC控制系統(tǒng)故障分為軟件故障和硬件故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/0端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。

1、PLC軟件故障

PLC具有自診斷能力，發(fā)生模塊功能錯誤時往往能報警并按預(yù)先程序作出反應(yīng)，通過故障指示燈就可判斷。當(dāng)電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號正常，但系統(tǒng)功能不正常（輸出無或亂）時，本著先易后難、先軟后硬的檢修原則首先檢查用戶程序是否出現(xiàn)問題。

用戶程序儲存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當(dāng)后備電池故障系統(tǒng)電源發(fā)生閃失時，程序丟失或紊亂的可能性就很大，強烈的電磁干擾也會引起程序出錯。

2、PLC硬件故障

①PLC主機系統(tǒng)故障

A、電源系統(tǒng)故障。電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。

B、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。通訊及網(wǎng)絡(luò)受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的主要因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于PLC多為插件結(jié)構(gòu)，滎陽電氣柜，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。

②PLC的I/O端口故障。

I/O模塊的故障主要是外部各種干擾的影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。

③現(xiàn)場控制設(shè)備故障

A、繼電器、接觸器。減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率?，F(xiàn)場環(huán)境如果惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。

B、閥門或閘板等類設(shè)備。長期使用缺乏維護，保養(yǎng)電氣柜，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。

C、開關(guān)、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設(shè)備故障，其原因可能是因為長期磨損，或長期不用而銹蝕老化。對于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設(shè)備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計的過程中加入多重的保護措施。

D、PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處故障。這類故障產(chǎn)生的原因主要是設(shè)備本身的制作工藝、安裝工藝及長期的打火、銹蝕等造成。根據(jù)工程經(jīng)驗，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進行，不留設(shè)備隱患。

E、傳感器和儀表故障。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設(shè)備安裝時信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進行軟件濾波。

F、電源、地線和信號線的噪聲(干擾)故障。

PLC系統(tǒng)故障實例分析

1、PLC軟故障實例

一臺停機一段時間的PLC控制系統(tǒng)上電后無法啟動

故障檢查、處理：檢修人員在檢查后認為程序出錯，很自然地將EPROM卡插人PLC中，總清后拷貝程序，完成后重啟，故障依舊，由于程序不大，逐條把EPROM上的程序讀出，與手冊上的指令核對后發(fā)現(xiàn)完全一樣，重復(fù)拷貝無效后認為是PLC硬件故障。

用PG將備份程序調(diào)出，與EPROM上的程序進行比對，結(jié)果語句指令表相同，但程序存放地址發(fā)生了變化，把備份程序發(fā)送到PLC后設(shè)備運行正常?？梢奅PROM上的程序也出現(xiàn)了錯誤，擦除后重新寫入問題解決。

2、PLC硬件故障實例

①某石化裝置西門子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用時，突然停止運行。

故障檢查、分析：檢查警示燈、程序、供電電源，在檢查報警時，發(fā)現(xiàn)CPU上BAT燈亮起。檢査程序時，發(fā)現(xiàn)沒有對電池失效進行故障處理。故障處理：更換CPU電池，對電池失效故障在程序中進行相應(yīng)處理。

②某日晚，壓縮機PLC與主控PLC通訊突然中斷，主控DCS上顯示壓縮機PLC與主控PLC通訊中斷報警，壓縮機控制室里的電機信號在主控合成DCS上均顯示紅色（停止狀態(tài)），壓縮機控制室里的一些流量、壓力、溫度等信號，在主控合成DCS上均顯示高低報警。由于通訊中斷使壓縮機控制室里一些重要聯(lián)鎖不能送到主控，從而使全廠停車

故障檢查、分析：從理論上講，引起壓縮機PLC和主控PLC通訊中斷的原因主要是兩個：一個是軟件不同步；另一個是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。

首先從軟件方面進行處理。在主控PLC進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字DW13的第14位，結(jié)果通訊仍然沒有建立起來，看來不是主控PLC不同步引起的。接著在壓縮機PLC對其進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字MW10的第14位，結(jié)果通訊建立。從而確認這次壓縮機的PLC與主控PLC通訊中斷的原因是由于壓縮機程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的電磁干擾。

故障處理：為了避免此類故障的再次發(fā)生，應(yīng)加強控制室的屏蔽，禁止在控制室使用移動電話等通訊工具。

③西門子PLC（S7-300）的SF燈報警

故障檢查、分析：SF燈報警說明輸入點有故障。故障處理：檢查各個輸入點工作狀態(tài)，在檢查時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場一臺溫度變送器沒有輸入信號，經(jīng)處理后故障消失。

④PLC某個輸入點外部沒有被接通（即使拆開該輸人端子上的連接線效果也相同），但該輸入點實際已經(jīng)被接通而且相應(yīng)輸入指示燈常亮故障分析：判斷該端子的相鄰端子已經(jīng)被接通，而PLC的輸入端子之間存在鐵屑，導(dǎo)致了該輸入點被接通，或該輸入點已經(jīng)被損壞。

故障處理：拆開PLC的所有輸入端子的連線，發(fā)現(xiàn)輸入端子排上存在很多鐵屑，將端子上的鐵屑吹干凈，然后恢復(fù)接線，故障被排除。

⑤控制系統(tǒng)PLC數(shù)字輸入卡SF燈變紅色

故障檢查、分析：將卡件電源重新送電后，故障現(xiàn)象依然存在；重新啟動PLC主機后，故障指示燈仍舊是紅色。于是對卡件所接收的現(xiàn)場信號一一進行檢查后發(fā)現(xiàn)一回訊開關(guān)有異常。用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)，回路電阻無窮大，這說明回訊開關(guān)壞而被數(shù)字輸入卡檢測到。故障處理：更換備件后故障指示燈滅。

⑥造粒機PLC控制系統(tǒng)模擬輸入卡接收的現(xiàn)場信號在DCS上指示無窮大

故障檢查、分析：分析可能是現(xiàn)場壓力變送器和接線箱之間相互連接的通訊電纜出現(xiàn)故障，于是更換通訊電纜，但現(xiàn)象依然如故。仔細檢查分析整個回路后發(fā)現(xiàn)，在回路中容易出現(xiàn)的地方有三個，壓力變送器本身、通訊電纜、卡件，壓力變送器、通訊電纜都已排除。將卡件拆開來看后發(fā)現(xiàn)里面的一個小的集成塊已經(jīng)被燒毀。故障處理：更換卡件。

⑦兩個PLC互為熱備的控制器中只有一個能夠運行，另一個始終處于停止

故障檢查、分析：將整個控制柜斷電、送電后同時啟動兩個PLC主機還是只有一個PLC主機運行。查詢相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)OB70，OB72兩個系統(tǒng)功能塊負責(zé)冗余故障，如果沒有插入這兩個功能塊則系統(tǒng)冗余丟失，即只有一個CPU能夠運行。故障處理：插入這兩個系統(tǒng)功能塊后，控制系統(tǒng)恢復(fù)正常。