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维护概述

一般各型PLC(以下以无锡华光电子工业有限公司生产的SR系列PLC，做为描述样板，其余各型PLC大同小异)均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，迅速找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的动作需要许多时间。

查找故障的设备

SR PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为核心的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器。

基本的查找故障顺序

提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。

1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就更换CPU框架。

2、PWR(电源)灯亮否?如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

4、BATT(电池)灯亮否?如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要更换框架。

一般查找故障步骤

其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的好工具就是 您的感觉和经验。首先，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号(输入，定时器，线川，鼓轮控制器等)。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则更换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要更换， 那么，在您更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二极管与输入装置(按钮、限位开关等)的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要更换I/O装置，现场接线或电源;否则，要更换输入模块。

4、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二和第三步检查该输入点，如是线川，就按第四步和第五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

5、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要更换CPU模块。

6、如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

组件的更换

下面是更换SR-211PC系统的步骤

一、更换框架

1、切断AC电源 ;如装有编程器，拔掉编程器 。

2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。

3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。

4、如果CPU框架，拔除CPU组件和填充模块。将它放在安全的地方，以便以后重新安装。

5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。

6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。

7、将新的框架 从顶部螺丝上套进去，

8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。

9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。

如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。

10、插入卸下的CPU和填充模块。

11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。

12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化

 一般而言空调自动控制系统只对温度、湿度进行有效的控制，但自动控制的范围并非只限于此。文中设计的商场恒温控制系统包含转换控制、补偿控制、连锁控制、状态监测、容量调节等全自动化的控制系统，能及时监测负荷的变化，使整个系统达到优的经济效果。
1 总体控制系统设计
    设计一个自动化水平较高的系统，在设计可靠运行的同时，还必须考虑管理和维护。采用德国Siemens公司的可编程控制器S7-300实现控制功能，采用监控主机通过Profibus与可编程控制器连接，实现整个系统运行状况的检测与控制，并记录系统运行的各参数和故障信息。控制系统可实现如下功能：本机操作；监控室遥控操作；压缩机保护功能；冷凝风机与压缩机连锁保护功能；送风风机与电加热元件连锁保护功能；过载和短路保护功能；防雷保障功能；通讯功能

 监控主机系统是整个恒温控制的主界面，人机交互友好。由一台主机与打印机组成。主机对整个系统进行管理，通过主机可以了解恒温控制系统的实时数据，以及运行历史的所有相关参数；管理人员在主计算机上可以控制整个空调系统的运行。可调看历史温度、操作和故障记录等关键信息。
2 模糊PID算法
2．1 模糊PID控制结构
    可控式参数PID系统和模糊控制系统两部分构成。可控式参数PID控制器可以直接对系统控制，模糊控制器对PID的控制参数的实时调整。

 恒温空调控制系统的温度控制，是通过控制空调机组的开启和停止实现。空调机组的分布在商场各个区域，空调机组相互之间的区域也有一定程度的影响，因此难以用确定的数学模型来描述它们之间的关系。所以系统是设计一个多输入、多输出的控制器来对整个系统进行监控。在实际的工程应用当中，是需要考虑可行性和工程成本以及控制效果，因此在模型设计时需要简化。系统的各个组件都存不确定的影响因素，在整个系统的设计时，需要将这些影响用温度误差的加权平均值来表现，对每机组采用各自相应的模糊控制器实现控制。对单个机组采用多输入单输出的方式以达到简化控制的效果。
3 系统组成
3．1 Profibus网络系统
    Profibus是Process Field Bus的缩写，它是以西门子等13家公司和5家科研机构联合开发制定的规范，在恒温控制系统中采用Profibus连接，方便了整个系统的管理和维护。Profibus网络采用光纤传输介质，Profibus-DP网络可同时连接S7-300PLC和远程PLC和I／O模块。商场的空调机组分别控制不同的区域，布置位置不同，有时会关闭部分机组，为满足各个机组的通信正常而不影响其他机组的与主控机的通信，Profibus-DP网络系统采用星型网络结构。
3．2 主控室的操作屏及控制系统
    主控室的操作屏是用于系统的紧急操作，对于出现的突发情况管理人员可以在主控室的操作屏上进行紧急操作，一般情况都在主控机上操作，只在紧急时到操作屏操作。整个系统的控制中心是由控制室的S7-300PLC来实现，S7-300PLC具有强大的运算能力，一台S7-300CPU315就可以完成以多组空调机组的温湿度程序控制器的功能。中央控制系统以西门子S7-300系列PLC作为控制器，实现对商场的多台S7-200PLC的管理及通信。系统的运行方式、相关参数设定都能在该PLC中完成。
3．3 Citetc软件平台
    Citetc是面向工业应用的集成开发系统，具有效率高、成本低的优势。在自动化控制领域中应用率较高，可用于现场的操作控制和实时监控。Citetc在运行过程中可对整个自动控制系统进行监控，在紧急情况的初发阶段即可发出警报，并在显示界面报告报警信息。同时还具有在线排除故障的功能。
3．4 温度控制部分构成
    系统在管道的热效应设计时为减少热损耗，考虑将每台空调机组安装在各区域的适当位置，以减少管道的热工损耗，达到节能的效果。而在每台机组区域都安装了智能温湿度传感器，传感器可以将检测的温湿度参数传送交到控制本空调机组的PLC，对区域的温湿度实时测量和传送，当传感器出现故障时同样可传递故障信息。通过现场总线将采集的各空调机组送风区的实际温度传送到系统的主控机S7-300 PLC，主控机依据采集的数据计算温度偏差值。温度偏差再通过模糊化后，输入模糊控制器。通过模糊控制器的控制规律生成控制查询表，主机查询得出控制输出量。输出量通过控制器实现控制空调机组，达到温度调节。

4 实验仿真与实际运行
    根据理论推导和实践，得出系统的近似数学模型，通过编程和仿真分析得出了常规PID和模糊PID系统曲线，模糊PID恒温系统中温度上升和下降更为平稳，温度的调节曲线更为平滑，没有传统PID时温度大幅度上升和下降，因此模糊PID控制的优势更为明显。
5 结束语
    商场恒温控制是结合自动控制和通信等综合技术的应用。用新技术提高空调的使用效率可提高节能减排、增加经济效益。本设计以温度控制为研究对象，给出了温度控制的方法，并实现了系统的实时监控。对整个商场的温度、湿度进行监控和控制，有效地提高了商场的服务品质和节能的效果。

一、软故障的判断和处理

S5 PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常(输出无或乱)时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，当然强烈的电磁干扰也会引起程序出错。有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就相当简单，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解决问题;没有 EPROM子卡的用户就要利用PG的联机功能将正确的程序发送到PLC上。需要特别说明的是，有时简单的程序覆盖不能解决问题，这时在重新拷贝程序前总清一下RAM中的用户程序是相当必要的。通过将PLC上的“RUN”“ST”开关按RUN---ST---RUN---ST---RUN的顺序拨打一遍或在 PG上执行“bbbbbb-Blocks-Delete---inPLC-allblocks---overall-Reset”功能就完成了RAM中程序的总清。另外，保存在EPROM中的程序并不是万无一失的，过分相信EPROM上的程序有时会给检修带来困惑。所以在PLC电源模块维修技术中经常性的检查核对EPROM中的程序，特别是PG中的备份程序就显的尤为重要。

PLC 电源模块维修技术实例：一次，一台停机两个月的设备出现问题，上电后无法启动。工程师在检查后认为程序出错，很自然地将EPROM卡插入PLC中，总清后拷贝程序，完成后重启，故障依旧，由于程序不大，逐条把EPROM上的程序读出，与手册上的指令核对后发现完全一样，重复拷贝无效后认为是PLC硬件故障。我们用PG将备份程序调出，与EPROM上的程序进行比对，结果语句指令表相同，但程序存放地址发生了变化，把备份程序发送到PLC后设备运行正常。可见EPROM上的程序也出现了错误，用紫外线擦除后重新写入问题解决。

二、外围线路故障

据有关文献报道，在PLC控制系统中出现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，执行器占30%，接线等其他方面占 5%，可见80%以上的故障出现在外围线路。外围线路由现场输入信号(如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等)和现场输出信号(电磁阀、继电器、接触器、电机等)，以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引起外围电路故障，排查时要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一些功能强大的控制系统采用故障代码表表示故障，对故障的分析排除带来极大便利，应好好利用。

PLC电源模块维修技术实例：一台水下切粒机的控制系统出现故障，工程师发现I5.4无输入导致Q7.0无输出，切粒机无法开启。检查后发现信号转换器和接近开关同时损坏，更换后正常。象这类故障就具有一定的隐蔽性，排故时要借助万用表、系统原理图和逻辑图逐级排除。

三、PLC硬件故障

PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。

1、电源模块故障

一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，更换整个电源。 “5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差超出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。

“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年更换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要更换整个模块。

2、I/O模块故障

输入模块一般由光电耦合电路组成;输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是不允许的。

3、CPU模块故障

通用型S5PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性更大，因为更换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。

PLC电源模块维修技术实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，更换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时更换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到更换了通信借口板后功能才恢复正常。