PLC實際應用過程中故障診斷策略
本文真誠地獻給所有PLC用戶、PLC制造商或代理商以及搞PLC維修技術服務人員看的,希望對大家有所幫助!
其實,真正關心PLC的故障,還是在應用過程中。最終發現PLC有問題,也是在應用的時候。而對PLC在應用時候的故障診斷,當然是非常重要的,否則,不是PLC的問題能夠解決,而是這個客戶今后還會不會買你的東西的問題了。
但是,在應用過程中,往往用戶以為出問題的PLC里,有90%都不是PLC的問題。而是由于用戶不熟悉而造成的以為是故障、而其實不是故障的現象。用戶的接線錯誤、編程錯誤、開關位置的錯誤、儀表故障、傳感器故障等,都常常會使人誤以為是PLC的錯誤。
當發現PLC沒有按照自己的期望來進行工作時,要對PLC和PLC周邊的設備和環境進行診斷。
一、從PLC外部的情況來進行的故障診斷。
在PLC沒有像期望的那樣開始工作的時候,應該先從PLC的外部來進行判斷,這樣,可以比較輕易地排除那些不是故障的誤會。
所有的PLC在CPU模塊、I/O模塊或電源模塊上都有LED指示燈。通常,紅燈表示問題,綠燈表示OK。如果一個LED在閃爍,通常表示功能正在執行或者這個模塊在等待什么。對LED燈狀態的正確詮釋可以節省你很多故障診斷的時間。所以在故障診斷之前,你應該把制造商的故障診斷指南看一遍并放在手邊。
1. 如果PLC不能進入運行(RUN)模式,你可以用下面的方法來看看問題是在硬件還是軟件:
(1) 臨時將終止循環指令放在你的用戶程序的第一行。如果現在PLC可以進入運行模式了,表示問題在你的軟件中;而不是PLC的硬件問題。(有些PLC需要你在進入運行模式之前,先清除所有的錯誤狀態,即使原來的問題已經更正了)。
(2) 將PLC的內存復位(注意!首先,你要將PLC的內存的內容做一份拷貝,或者,你確信你愿意丟失內存中所有的程序、數據和組態)。如果PLC現在可以進入運行模式,問題就出在組態或者沖突使用的內存上。
2. 如果在檢測一個傳感器時,你發現PLC不能從一個傳感器得到信號,首先檢查該傳感器的輸出是否正常,接線是否正確。如果傳感器經檢查沒有問題,則更換一個同型號的輸入模塊,如果PLC能夠識別該模塊的改變,就表示輸入模塊故障了(或者你剛才傳感器連線錯誤了),那么,可以按照如下的方法觀察PLC輸入模塊的LED燈是否與傳感器的狀態變化一致:
(1) 如果輸入LED沒有動靜,用萬用表檢查PLC輸入模塊的端子看看信號是否變化。如果沒有,將傳感器與PLC的連接斷開,單獨對傳感器進行測試??纯赐饨与娫词欠裾?,檢查直流電源的極性是否接反。有些PLC是漏電流型(SINK)的,所以對應的傳感器電路必須是正端子接到PLC的輸入接點上,其它的DC輸入模塊是電流源型(SOURCE)的,則傳感器電路要通過電源的地線接到輸入接點上。
(2) 如果LED狀態是發生變化了,可能是你的程序有問題。在你的用戶程序中的第一行加一條終止循環的指令,然后運行程序,觀察輸入映射表,如果該位現在改變了,問題就在你的程序,很可能是你的程序中有一條指令對輸入映射表進行了改寫,從而改變了它的值。
3. 如果輸入映射表依然不隨著輸入模塊的LED的狀態而改變,那么,可能是傳感器電路有故障。傳感器電路的電流能力可能不足以驅動輸入狀態,雖然它可能足以改變LED的狀態。檢查輸入觸點有沒有不正常的小的電壓變化。
如果一個執行器看來無法得到PLC試圖寫給它的信號,觀察輸出模塊的LED,確信它們是否隨著PLC改變輸出狀態而一起改變:
(1) 如果LED確實改變,用萬用表檢查輸出模塊的端子,是否提供了足以驅動外部電路的信號,同時也檢查極性是否正確。如果是,則將執行器從PLC上斷開,對執行器單獨進行測試。(有些輸出模塊有保險絲,檢查一下是否保險絲斷了?)
(2) 如果LED 不變化,檢查輸出電路的電源,和它與輸出模塊的接線,(DC 輸出可以是源型或漏型的),如果接線正確,將執行器從PLC的輸出模塊斷開,看看現在LED在不帶執行器時是否改變。
更換一個同型號的輸出模塊,如果PLC可以改變仿真的輸出狀態,那么剛才的模塊或接線就有問題。
二、PLC系統的硬件、組態和編程的故障分類和診斷方法。
如果按照上面的方法,發現連接到傳感器或執行機構都可以工作,那么你就可以應該檢查PLC內部狀態或PLC程序的問題了。
由于PLC是由人來進行安裝、組態和編程的,所以可能會發生很多人為的使用過程中的錯誤。PLC制造商(如德維森)通常都提供了很多工具來找出這些錯誤。這些錯誤可以分為以下幾類:
1. 致命錯誤
這些錯誤將導致PLC離開運行模式而進入故障模式(類似于硬件故障所導致的情形)。致命錯誤通常發生在PLC開機自檢時或程序執行時的部件失敗。有的編程和組態問題(如看門狗定時器超時,試圖運行一個不存在的程序,等)也會導致致命錯誤。
當PLC進入故障模式時,它將故障LED打開,并將所有的輸出關閉為OFF(或者凍結在它們的上一個狀態),PLC也會在內存中保存一個故障代碼,編程人員可以讀取該故障代碼確定故障的原因,解決問題后,清除故障狀態,將PLC電源關掉再打開,重新進入運行模式。
現在的PLC通常都會保存對幾個最近的故障的詳細描述,并允許編程人員編寫在致命故障發生時可以運行的故障程序,我們在第九章曾經描述過故障進程,本章我們主要討論如何找到和使用故障代碼。
2. 非致命故障
非致命故障是PLC可以探測到,但不至于使PLC離開運行模式的故障。有些可探測的硬件問題,如內存的后備電池電壓低,只導致非致命故障。非致命故障也可以由組態和編程錯誤引起,如一個定時中斷程序的執行被一個更高優先級的程序的運行而延遲,或者一個算術操作產生了一個太大以致無法存入指定目標內存的數,等等。
非致命故障導致PLC設定相關的狀態位或者將相關的錯誤代碼寫到內存中。當結果太大或太小以致無法保存時,數據字處理指令將把內存中的算術標志位設置為1。用戶程序應當檢查這些狀態位或代碼,并作出響應,因為PLC將像沒有錯誤發生一樣繼續執行程序,有些非致命錯誤狀態位在前面的章節已經討論過,本章我們將討論另外一些。
3. 編程或組態邏輯錯誤
這些錯誤是PLC不能自動檢查出來的,但可以用程序中的故障檢測指令或者編程單元的程序監視功能來檢查。
邏輯錯誤的例子包括一個用戶將一位設為OFF而不是ON,兩段用戶程序試圖控制同一個輸出,或者結構化編程旁路了一段需要的程序等等。
早期的PLC設計為不允許邏輯錯誤,如兩個橫檔控制一個輸出,或者跳轉指令向程序前面進行跳轉,等,但用戶需要更大的靈活性,因此,即使這些安全措施都取消了。有些編程單元在編程人員寫出上述具有潛在錯誤的邏輯語句時,會提供警示信息,但編程者可以忽略它們。
編程語言都包括簡單的調試工具:提前終止掃描循環的指令,這樣程序可以一段一段來檢查;導致致命或非致命的錯誤,使PLC在某些情況下立即停止;以及其它特別為調試程序中的某一個問題的指令。標準指令比如,計數器,可以臨時插入程序中,記錄事件發生的次數。編程軟件也包括調試工具,如在用戶程序執行時,監視和改變數據內存,強迫I/O映射位開或者關,以觀察程序如何響應;記錄某個特別位或特別字的短時間的變化,然后用歷史趨勢圖顯示這些變化;當某個特別位在使用時,生成一個程序中所有地方的交叉參考清單;還有搜索工具,可以找到程序中某個特別地址或指令在程序中的位置。
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