CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出;存储器用来储存程序和数据。
1.CPU芯片
CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。PLC使用以下几类CPU芯片:
(1)通用微处理器,如Inbbb公司的8086,80186到Pentium系列芯片;
(2)单片微处理器(单片机),如Inbbb公司的MCS51/96系列单片机;
(3)位片式微处理器,如AMD 2900系列位片式微处理器。
2.存储器
[/bbb]PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统,它使PLC具有基本的智能,能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由PLC生产厂家设计并固化在ROM内,用户不能直接读取。PLC的用户程序由用户设计,它决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。用户程序存储器的容量一般以字(每个字由16位二进制数组成)为单位,三菱的FX系列PLC将用户程序存储器的单位称为步(Step,即字)。小型PLC的用户程序存储器容量在lK字左右,大型PLC的用户程序存储器容量可达数M(兆)字。
PLC常用以下几种存储器:
(1)随机存取存储器:(RAM)
用户可以用编程器读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM,因此RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器,将它的电源断开后,储存的信息将会丢失。
RAM的工作速度高,价格低,改写方便。为了在关断PLC外部电源后,保存RAM中的用户程序和某些数据(如计数器的计数值),为RAM配备了一个锂电池。现在有的PLC仍用RAM来储存用户程序。
锂电池可用2~5年,需要更换锂电池时,PLC面板上的“电池电压过低”发光二极管亮,同时有一个内部标志位变为l状态,可以用它的常开触点来接通控制屏面板上的指示灯或声光报警器,通知用户及时更换锂电池。
(2)只读存储器(ROM)
ROM的内容只能读出,不能写入。它是非易失的,它的电源消失后,仍能保存储存的内容。ROM—般用来存放PLC的系统程序。
(3)可电擦除的EPROM(EEPROM或E2PROM)
它是非易失性的,但是可以用编程器对它编程,兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点。但是写入信息所需的时间比RAM长得多,EEPROM用来存放用户程序。有的PLC将EEPROM作为基本配置,有的PLC将EEPROM作为可选件。
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)作为工业自动化的三大支柱(机器人、CAD/CAM、PLC)之一,以其可靠性、灵活性在工业控制领域迅猛发展,得到了越来越广泛的应用。然而,PLC并不是单独工作的,与之相连的有上位机和外联设备,有的还有模拟屏等,整个构成PLC系统。在这个系统中,往往一出故障就很难判断究竟是哪一部分引起的。
笔者近几年在维护和修理PLC系统中,总结了一些快速查找PLC系统故障原因的经验,现与大家交流如下。
一个典型的PLC系统包括一个现场PLC站,和通过高速数据线与之相连的上位机以及模拟屏PLC站,上位机用以显示各种图形和数据,模拟屏PLC站用来驱动模拟屏上的发光二极管。整个PLC系统与外联设备相接,就构成了一个自动控制系统。
通常将PLC当作一个黑盒子,我们可以简单地根据I/O信号来判断故障的位置。判断故障的情况有两种,即模拟屏上闪烁的故障信号和该运行的设备在模拟屏上无显示。
1、模拟屏上闪烁的故障信号
根据PLC控制站图纸,先检查该设备在模拟屏PLC柜内的显示状态,如果相符合再检查现场PLC柜的显示状态,同样符合时再继续检查PLC柜的I/O端子、外联设备的I/O端子,并由此推断出是设备故障还是PLC故障。以上过程可以用下面的框图表示(如图1)。

图1
判断PLC柜I/O端子、外联设备的I/O端子是否与状态信号相符的方法很简单,只要用万用表的直流电压档测量端子号与公共端的电压值,为24V表示断开,无信号;为0V表示接通,有信号。
2、该运行的设备在模拟屏上无显示
此时应判断是PLC没有给运行信号,还是给了运行信号而设备有故障不能运行。
我们可以从现场的PLC柜的输出模块地址中观察有无信号显示,继而检查PLC站输出继电器有无吸合,再看外联设备的电气柜有无驱动信号。如有,而设备无运行,则是设备有故障,如果设备正常运行,则应从外联设备的输入端往回查,过程正好与种故障检查过程相反。
以上过程可用下面框图表示(如图2):

图2
如果设备正在运行,则按以下框图检查(如图3)。
对模拟信号的检测,因仪表采用的是4~20mA输入,所以在模拟信号输入端串联一个万用表,检测模拟信号的电流值,并与PLC的输出值做比较,便可知道数值是否正确。
图3
有一种简单的方法可以迅速判断是PLC故障还是电器设备的故障,就是采用短路法:将外联设备状态输入线断开,用一条导线将输入端口和公共线相连,这意味着给PLC一个接通的信号,如果PLC有显示,则PLC正常;反之为PLC故障。
找到故障点以后应做出相应的处理。一般来说PLC发生故障的可能性较小,大部分故障原因是接线松了,或线接错了,或继电器有故障等,亦有PLC模板烧毁的情况,这时只能将PLC模板换掉。记住一定要断电操作,否则容易把好的模板烧毁,亦可能会牵连到PLC处理器
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