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 在分析PLC过程控制故障特点的基础上，介绍四种PLC故障分析与排除的方法，并列举两实例说明故障分析与排除的过程。

    PLC故障特点

    PLC控制系统故障是指其失去了规定功能，一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。
    大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。另外硬件故障多于软件故障，大多是由外部信号不满足或执行元件故障引起，而不是PLC系统的问题。

    PLC故障分析及排除方法

    为了便于故障的及时解决，首先要区分故障是全局性还是局部性的，如上位机显示多处控制元件工作不正常，提示很多报警信息，这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分。如果是局部性故障可从以下几方面进行分析。
    1．根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能，当系统发生故障时立即给出报警信息，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，具有事半功倍的效果，是维修人员排除故障的基本手段和方法。
    2．根据动作顺序诊断故障。对于自动控制，其动作都是按照一定的顺序来完成的，通过观察系统的运动过程，比较故障和正常时的情况，即可发现疑点，诊断出故障原因。如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启，如果管路不通水泵是不能启动的。
    3．根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中，输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的，因此一些故障会在PLC的1/0接口通道上反映出来，这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障，可不必查看程序和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态，即可找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。
    4．通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因；有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因；还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障可根据程序通过PLC的状态显示信息，监视相关输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。如某水泵不工作，检查发现对应的PLC输出端口为0，于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制，水温不够PLC就没有输出，把水温升高后故障排除。
    当然，上述方法只是给出了故障解决的切人点，产生故障的原因很多，所以单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的，需要多种方法结合，配合电路、机械等部分综合分析。

    典型故障分析实例

    实例1：故障现象是供热系统正常运行过程中，突然警报声响，上位机监控界面提示“MCC故障”。
    根据上位机的报警信息，MCC表示电机控制盘。结合电路图，发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点，开关合上后，触点闭合，任何一个触点断开，都会提示“MCC故障”，所以分析是电机控制部分出现了问题。为了确定具体是哪个电机出现了问题，先从配电室进行查找，每个电气柜的外面都有黄色指示灯，从电路图发现，指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的，任何一个触点接通后，都会使该灯亮。据此找到黄色指示灯亮的电气柜，打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸，合上运行又立即跳闸，判断是电机过载或有短路现象。现场用摇表检测电机线圈正常，手摇电机旋转，听到有机械摩擦的声音，打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落，造成电流过大，导致跳闸，把螺母紧固后故障排除。
    实例2：故障现象是供热系统的流量调节阀能正常打开，无论手动和自动均无问题，但关闭后一直红绿闪烁，导致出现报警，但并未对生产造成影响。
    通过上位机监控和现场观察，发现该阀门能够正常打开和关闭，所以可以排除机械问题。通过分析电路发现，与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接，所以可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高，检查较困难，不便检查限位开关。经过仔细观察PLC的I/O接口状态，发现阀门打开后接口指示灯亮，关闭后指示灯灭，即正好与阀门的开关状态相对应。为此得出结论，问题出在阀门的反馈开关上，该阀门是个调节阀，应该反馈阀门的关闭信号，即关闭后应该反馈+24V信号，打开后反馈OV，而现场发现反馈线接到了常开触点上，导致阀门关闭后没有信号反馈，屏幕显示红绿闪烁。由于PLC程序只用到阀门的关闭信号，所以阀门打开后程序并不认为反馈出错，阀门打开显示是正常的，把反馈线接到常闭触点上后故障排除。

提供了两个负载电源（每个 4 A），它们可由紧凑型模块使用，也可被连接到一个附加紧凑型模块上（总线型拓扑结构）。

也可通过一个具有较高载流能力的附加端子排（每个 10 A）将负载电源连接到 ET 200eco PN 或进行直连。另外，也可通过一个电压分配器将提供的负载电压在 4 条线路之间分配。以电子方式提供分布式负载电压短路保护。

 随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制系统，应根据该系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析。所以在设计前，应该首先把PLC控制与其他控制方式，主要是与继电器控制和微机控制加以比较，特别是从以下几方面加以考虑：

    1)控制规模

    一个控制系统的控制规模可用该系统的输入、输出设备总数来衡量，当控制规模较大时，特别是开关量控制的输入、输出设备较多且联锁控制较多时，采用PLC控制。

    2)工艺复杂程度

    当工艺要求较复杂时，用继电器系统控制极不方便，而且造价也相应增加，甚至会超过采用PLC控制的成本。因此，采用PLC控制将有更大的*性。特别是，如果工艺流程要求经常变动或控制系统有扩充功能要求时，则只能采用PLC控制。

    3)可靠性要求

    虽然有些系统不太复杂，但其对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用PLC控制。在20世纪70年代，一般认为I/O总数在70点左右时，可考虑PLC控制；到了80年代，一般认为I/O总数在40点左右就可以采用PLC控制；目前，由于PLC性能价格比的提高，当I/O总数在20点左右时，就趋向于选择PLC控制了。

    4)数据处理程度

    当数据的统计、计算等规模较大，需很大的存储器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑采用微机控制；如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，则采用PLC控制将非常适宜。

    一般来说，在控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性要求又很高的场合，在系统工艺复杂，输入、输出以开关量为主，而用常规继电器控制难以实现的场合，特别对于那些工艺流程经常变化的场合，可以采用低档次的可编程控制器。

    对于那些既有开关量I/O，又有模拟量I/O的控制对象，就要选择中档次的具有模拟量输入/输出的可编程控制器，采用集中控制方案。

    对于那些除了上述控制要求外，还要完成闭环控制，且有网络功能要求的场合，就需要选用次的、具有通信功能和其他特殊控制功能要求的可编程控制器，构成集散监控系统，用上位机对系统进行统一管理，用PLC进行分散控制。

任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足被控对象（生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等）提出的各项性能指标，大限度地提高劳动生产率，保证产品质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循如下基本原则：

    (1)大限度地满足被控对象提出的各项性能指标。

    为明确控制任务和控制系统应有的功能，设计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，以便协同解决在设计过程中出现的各种问题。

    (2)确保控制系统的安全可靠。

    电气控制系统的可靠性就是生命线，不能安全可靠工作的电气控制系统是不可能长期投入生产运行的。尤其是在以提高产品数量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放在首，甚至构成冗余控制系统。

    (3)力求控制系统简单。

    在能够满足控制要求和保证可靠工作的前提下，应力求控制系统构成简单。只有构成简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点，才能做到使用方便和维护容易。

    (4)留有适当的裕量。

    考虑到生产规模的扩大，生产工艺的改进，控制任务的增加，以及维护方便的需要，要充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量（包括存储器的容量、机架插槽数、I/O点的数量等）时，应留有适当的裕量。

能够把强大的 CPU 与工业以太网/PROFINET 接口、 集成的工艺功能或故障防护设计集成 在一起，从而避免附加投资。

设计和功能 设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。

除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模 块并把它们旋转到位。

系列机械工程，OEM 塑料加工 包装行业 食品和饮料工业 加工工程 快速计数/fairs，可以直接访问硬件计数器 简单定位，直接控制 MICROMASTER 频率静态变频器 带有集成功能块的 PID-Regulation 优点 由于具有高处理速度，CPU 可以实现非常短的机器循环时间。

S7-300 系列 CPU 可以为各种应用合适的解决方案， 客户只需为特定任务实际需要的 性能付款 S7-300 建立在模块式的组态上，无需 I/O 模块的插槽规则 现有丰富的模块可用于集中组态和搭配 ET 200M 实现分布式组态。

应用

紧凑型 ET 200eco PN I/O 模块是一种分布式 I/O 设备，防护等级为 IP65/66/67，便于处理与安装

通过 ET 200eco PN，数字量信号可在 PROFINET 上进行处理，模拟和 IO-Link 信号。

由于防护等级较高，结构坚固，尺寸较小，ET 200eco PN 尤其适合在设备级使用。

除模块化 ET 200pro I/O 系列之外，ET 200eco PN 也是适合高防护等级应用的 I/O 模块。

设计

ET 200eco PN 是带有 M12 接口的紧凑型模块。

针对 PROFINET 应用与集成，提供了一个匹配 I/O 模块系列：

也可通过一个具有较高载流能力的附加端子排（每个 10 A）将负载电源连接到 ET 200eco PN 或进行直连。另外，也可通过一个电压分配器将提供的负载电压在 4 条线路之间分配。以电子方式提供分布式负载电压短路保护