鄭州繼飛機電設備有限公司

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)的圖紙包含柜內圖紙和柜外圖紙兩部分；柜內圖紙指柜子內部的接線圖；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確保回路沒有短路。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等等，具體方法是一人在現(xiàn)場側操作按鈕等，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，避免因測試導致設備的動作。

3、檢查機械結構并測試電機類負載

這一步需要檢查機械結構是否緊固等等，電機類負載是否做好相應保護，避免因意外導致的事故，檢查完畢后需要手動去測試設備運行，如正反轉電機類，需要測試線路是否完好并帶電試車，變頻器類設置相應參數(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，以免因控制不當導致測試事故。

4、調試手動模式/半自動模式以及相關邏輯關系

IO點和負載側都測試以后，接下來要進行的就是手動模式下的調試。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的按鈕等去驅動設備，是與自動狀態(tài)對應的。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作用。

5、根據(jù)生產(chǎn)工藝調試自動模式

在完成半自動調試后，可進一步調試自動工作。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，當這些邏輯調試基本完成后，可著手調試模擬量、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，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?shù)臅r間才能完成的。

7、完成上述所有的步驟

整個調試基本算是完成了。接下來就到了預生產(chǎn)的步驟了，預生產(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，記得我在多年前調試一個項目的時候，因為施工單位將大皮帶的拉繩開關的220V觸點和24V觸點接錯了（皮帶的拉繩開關為安全裝置，兩組觸點，一組為220V斷開控制回路，另一組為24V進入PLC），導致燒毀了一個數(shù)字量輸入模板，后來就長記性了，再調試的時候一定分清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，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，維修電氣柜，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學者應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的應用范圍和價格，采購電氣柜，應當根據(jù)實際需要加以選擇。

（一）開關量I／O模塊的選擇

1. 開關量輸入模塊的選擇

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

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關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、光電開關等電子輸入設備連接；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。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關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. 開關量輸出模塊的選擇

開關量輸出模塊是將PLC內部低電壓信號轉換成驅動外部輸出設備的開關信號，并實現(xiàn)PLC內外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關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，可分別用于驅動不同電源的外部輸出設備；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）驅動能力

開關量輸出模塊的輸出電流(驅動能力)必須大于PLC外接輸出設備的額定電流。用戶應根據(jù)實際輸出設備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設備的電流較大，輸出模塊無法直接驅動，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

選擇開關量輸出模塊時，還應考慮能同時接通的輸出點數(shù)量。同時接通輸出設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

開關量輸出模塊的技術指標，它與不同的負載類型密切相關，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)轉換，并與PLC內部總線相連，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)的模擬量信號轉換成PLC內部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內部的數(shù)字量轉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， 同時還應考慮其分辨率和轉換精度等因素。

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；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，安裝在機架或導軌上。　　

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模塊及相關的網(wǎng)絡和外部設備?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設備包括I/0端口和現(xiàn)場控制檢測設備，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先程序作出反應，通過故障指示燈就可判斷。當電源正常，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)絡系統(tǒng)故障。通訊及網(wǎng)絡受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設備故障的主要因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于PLC多為插件結構，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)場控制設備故障

A、繼電器、接觸器。減少此類故障應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，因這類設備的關鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉換，或者利用電動執(zhí)行機構推拉閥門或閘板的位置轉換，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、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設備故障，其原因可能是因為長期磨損，或長期不用而銹蝕老化。對于這類設備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關尤其是重型設備上的限位開關除了定期檢修外，還要在設計的過程中加入多重的保護措施。

D、PLC系統(tǒng)中的子設備，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。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內部進行軟件濾波。

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，重復拷貝無效后認為是PLC硬件故障。

用PG將備份程序調出，與EPROM上的程序進行比對，結果語句指令表相同，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。查詢相關資料后發(fā)現(xiàn)OB70，OB72兩個系統(tǒng)功能塊負責冗余故障，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)恢復正常。