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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。

PLC图解法编程是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 
1、 梯形图法
梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成 PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是方便的一种编程方法。 
2、 逻辑流程图法
逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。 
3、时序流程图法
时序流程图法使首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，后把程序框图写成PLC程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 
4、步进顺控法
步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少PLC生产厂家在自己的PLC中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。　　所谓开关量即是数字量,也就是输入端子的“位”状态值置位“0”或 “1”。PLC对开关量的信号的识别是通过其数字输入模块完成的。
　　PLC在控制机电设备时,设备中的各种操作按钮及压力、温度、液位、行程开关等开关量直接与PLC的输入模块端子相连,每个输入端子在PLC的数据区中分配有一个“位”,每个“位”在内存中为一个地址。PLC的内部电路可以扫描到开关信号的有无。读取PLC输入位的状态值可以作为判断开关量故障信号的依据,诊断开关量故障的过程实质就是将PLC输入位正常的状态值与相应的输入位的实际值相比较的过程。如果二者比较的结果是一致的则表明机电设备处于正常工作情况,不一致则说明对应输入位的设备部位处于故障状态。这就是PLC诊断基于开关量信号故障的基本原理。
　　一般PLC均有LED指示灯可以帮助检查故障是否由外部设备引起。不论在模拟调试还是实际应用中,若系统某回路不能按照要求动作,首先应检查PLC输入开关点接触是否可靠(一般可通过查看输入LED指示灯或直接测量输入端)。若输入信号未能传到PLC,则应去检查输入对应的外部回路;若输入信号已经采集到,则再看PLC是否有相应输出指示,若没有,则是内部程序问题或输出LED指示灯问题;若输出信号已确信发出,则应去检查外部输出回路(从PLC输出往后检查)。
　　在输出回路中,由于短路或其它原因造成PLC输出点在内部粘滞,只需将其接线换至另一预留的空接线点上,同时修改相应程序,将原输出标号改为新地址号即可。
　　这种诊断方法,故障定位准确,可进行实时在线诊断。通过PLC的梯形图编程,还可将故障诊断融入过程控制,达到保护机电设备的目的。