Omron PLC控制系統故障分析與排除

譚 達

廣東省湛江市湛江港（集團)股份有限公司一分公司，廣東 湛江 524019

PLC目前在國內工業生產中應用較廣泛，筆者所在工作單位就將PLC控制系統應用在灌包機的生產運作中，由于其方便設置、控制和易于維護等優點，大大減少了現場設備管理人員的工作量。但也因為現場生產環境條件惡劣，各種外在因素的影響，PLC系統也存在各種故障頻發的現象，在此，筆者總結數年來維修PLC控制系統的一點經驗教訓，希望能對讀者有所幫助。

1 故障特點

我們可以將整個生產線上的設備分為PLC控制系統和現場控制設備兩部分，前者包括我們常說的CPU（中央處理器）模塊、電源模塊、輸入輸出模塊和相關的開關電源、濾波器等等，后者則有我們常見的工業電氣設備如斷路器、接觸器、電磁閥、電動機等等。當整個生產線出現故障時，我們首先要區分出是PLC控制系統的故障還是外圍控制設備部分的故障，這樣才能更準確地對癥下藥。

PLC系統由于其集成度高，集成元件較精密，對工作電壓的要求也比較嚴格，如筆者所使用的MORON CQM1H系列PLC的工作電壓分外圍控制220V和內部控制24V兩種，當PLC連續工作時，其工作電壓或電流如果發生波動，肯定會對PLC的工作穩定性造成影響，而且PLC所連接的電磁閥、控制顯示儀等部件都是在比較惡劣的生產環境下運行，往往會有散熱、水汽甚至腐蝕等因素，外圍部件一旦受到以上因素影響發生短路等情況，瞬間過大的電流或電壓會輕易損壞所連接的PLC部件，所以，外圍連接部件的損壞是造成PLC控制系統故障的最可能因素之一。

除了電壓或電流的變化會造成PLC核心部件的的損壞，頻繁拆裝PLC模塊也會造成接口印刷板處的鍍銅層磨損。CQM1H PLC有多個輸入輸出模塊，當排障或檢查的時候往往需要多次拆裝，因此總會造成接口鍍銅層的磨損，即使在正常工作的情況下，外圍環境濕度變化的影響也會導致鍍銅接口氧化，這也會造成PLC系統損耗。尤其我們單位作業物料以化肥和硫磺為主，對PLC的內在元件和線路腐蝕較嚴重，所以在處理故障的時候要考慮到溫度、物料、潮濕等因素對設備的破壞。雖然目前PLC廠家在生產的時候已經對PLC元件本身做了一些簡單必要的防腐蝕處理，如在重要芯片上加樹脂層保護，所以PLC自身壽命已大大提高，在正常、良好的工作環境下，一般不會出現頻繁故障。所以，在大多數的的情況下，PLC的故障都是外圍連接設備信號故障，在遇到PLC生產線設備故障時，應先對PLC核心的部件如中央處理器模塊、輸入輸出模塊進行簡單的檢測和確認，然后進行外圍連接部件的故障排除。

2 故障分析及排除方法

如本人在前面所說，先判斷故障是屬于PLC控制系統部分還是外圍控制設備部分，如果PLC運行時的指示燈多處顯示不正常，并且帶有報警信息（ERR/ALM燈常亮），基本可以確定是PLC控制系統內的故障，這就需要檢查CPU模塊、輸入輸出模塊及電源模塊等公共部分。如果是局部性故障可從以下幾方面進行分析：

1）利用OMRON PLC的連線檢測功能，用手提電腦連接PLC，運行CX-Programmer軟件并對PLC進行連線運行狀態監測，在運行過程中如果PLC發生故障，軟件就會顯示的報警信息，根據梯形圖顯示的運行順序可以查找故障點。作為PLC的維護人員，應能熟練掌握PLC控制系統的自診斷功能，根據系統發生故障時給出的報警信息，能迅速、準確地查找并確定故障點；

2）根據PLC運行程序的步驟順序診斷故障。每個PLC系統都有自己的專屬程序，整個系統的運行步驟都是按照程序所設定的順序來完成的，通過整個生產系統的運行過程，對比異常點的運行狀態和正常運行時的情況，可判斷出故障點所在，找出故障原因；

3）根據模塊指示燈的狀態查找狀態。PLC系統的各種信號和指令都是通過CPU模塊處理，再通過輸入輸出模塊進行，因此當系統中某個點短路或開路時，一些故障會在PLC的指示燈上反映出來，這個特點為故障診斷提供了方便。例如OC221輸出模塊連接電磁閥，如果某個電磁閥的線圈短路接通，在程序運行到這一步的時候，OC221上對應這個電磁閥的指示燈就會常亮，維修人員就可以根據這個特征來查找出這個損壞的電磁閥線圈。

以上方法只是給出一些查找故障點的思路，引發PLC系統故障的原因有很多，維修人員不能單純依靠某種方法進行故障檢測，在實際的工作中需要靈活結合多種方法，再配合電氣和機械部分進行綜合分析。

3 Omron PLC系統常見故障

在實際的使用過程中，筆者發現PLC系統中主要是輸入、輸出模塊和CPU模塊較常發生故障，所以也著重說說3個點的常見故障。

3.1 常見的輸入輸出模塊故障主要有以下3種現象

1）輸入信號常有；2）無輸入信號；3）特定點信號常有或無。

導致以上故障現象的可能原因：1）模塊元件損壞；2）運行回路中有短路、開路現象，如某個點的接觸器燒毀；3）各個連接段如螺絲、接線端子接觸不良；

故障舉例：行程開關錯位，接觸器損壞，外接熔斷器燒斷，發生短路引發沖擊電流過大導致繼電器粘合，接點銹蝕導致接觸不良等等。

3.2 CPU模塊的常見故障的有以下3種

1）程序丟失，系統運行癱瘓；2）運行指示燈（RUN）異常；3）錯誤警示燈（ERR/LAM）異常；

導致以上現象的可能原因有：1）CPU自帶電池電力耗盡；2）存儲器或記憶體損壞；3）CPU電路板上元件或電路故障；

故障舉例∶開關電源板短路，瞬間電流過大，擊穿CPU內部芯片，導致除電源模塊外所有輸入輸出模塊和CPU模塊指示燈均熄滅。

通過以上方法可以較快地檢測出PLC體統中存在的故障點，但在實際應用中，維修人員應更多地結合實際情況和個人經驗，才能更好更快地找出故障所在。

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