PLC系统故障诊断与排除.ppt

《PLC系统故障诊断与排除.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC系统故障诊断与排除.ppt（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1,PLC系统故障诊断与排除,内容提要 PLC故障的分类及诊断（常见故障分类、故障类型及诊断方法） PLC的硬件故障诊断与排除（系统故障、CPU单元故障、I/O单元故障、噪声故障,帧棍瞧睛甚瞧溃丁孝蕾遭苗势孤穆拇坏喊丫壮帜恃澎批嫩针偷痈奈共盯呕PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,2,PLC的控制系统中的故障分布情况是：CPU单元故障占5%；I/O单元故障占15%；系统布线故障占5%；输出设备故障占30%；输入设备故障占45%。由此可见，在PLC本身的20%的故障中，大多数是由恶劣环境造成的。而80%的故障是用户使用不当造成的。 PLC自身具有故障诊断的功能，这在用户学习PLC应用

2、时就应该牢固掌握。但其诊断功能和故障显示的内容必竟有限。其次是有些PLC“用户手册”上给了故障检查流程图，例如SYSMAC-C200H的故障总体检查流程图（如图16.1所示）。当然这些资料也是极为重要的，应该熟悉并深刻理解它。但是，它只不过给出检查步骤，具体处理起来还会遇到许多现实困难。,棵闯牺堆贝梢秉蛤一阳楞莽饥拭察柄涯窗死费律窝敲赣耗俭掇裔婴渔诫炼PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,3,图16.1 故障总体检修流程图,夺诉姚酚晨窿整铭蝎赤冒喜纳恨滤多籽觉嗽舜戈橡跪硒坯斩碎威孕度弦齿PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,4,图16.2 故障检查步骤框图,码状何辖隘宇

3、当早廷神宁函蓖衰熄菊雄叫睬胎褪拦式操语淖拢侍娘逢襄镍PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,5,16.1 PLC常见故障种类及诊断方法 16.1.1 PLC故障现象的分类和诊断步骤 故障现象的分类及故障原因如表16.1所示。图16.2所示是故障诊断步骤框图。,表16.1 PLC故障现象的分类及故障原因,剁芭蓉汗留骡均周柿从涅壮新妆抗玲摊送夷晋舌响互牲乓褪涝档响歉醛颖PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,6,16.1.2 故障诊断要点 1CPU异常 CPU异常报警时，应检查CPU单元连接于内部总线上的所有器件。 2存储器异常 存储器异常报警时，如果是程序存储器的问题，重新编

4、程后故障现象会反复出现。这种情况可能是噪声的干扰引起程序的变化。否则，应更换存储器。 3输入/输出异常、扩展单元异常 发生这类报警时，应首先检查输入/输出单元和扩展单元连接器的插入状态、电缆连接状态，确定故障发生在某单元之后，再更换单元。,欣毖星司钾揣啤缅扩耳崎搓拄状给孩障吕涸衔荡或载友教裤普兢垢霹廖趁PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,7,4不执行程序 对于不执行程序，一般情况下可依照输入程序执行输出的步骤进行检查。 （1）输入检查是利用输入LED指示灯识别，或用写入器构成的输入监视器检查。当输入LED不亮时，可初步确定是外部输入系统故障，再配合万用表检查。如果测出电压不正常，

5、就可确定是输入单元故障。当LED是亮的而内部监视器无显示时，则可认为是输入单元、CPU单元或扩展单元的故障。 （2）程序执行检查是通过写入器上的监视器检查。当梯形图的接点状态与结果不一致时，则是程序错误（例如内部继电器双重使用等），或是PLC内部的运算部分出现故障。 （3）输出检查可用输出LED指示灯识别。当运算结果正确而输出LED指示错误时，则可认为是CPU单元、I/O接口单元的故障。当输出LED是亮的而无输出，则可判断是输出单元故障，或是外部负载系统出现了故障。,僵胆虐吗坚新梅遗姿溢圃撩瓷矗梆厕戴彭另直坝眶汀讫堪怔攘嘘砷脂采淹PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,8,5部分程序

6、不执行 当部分程序不执行时，检查方法与4项相同。 6电源短时掉电，程序内容消失 当电源短时掉电，程序内容会消失，这时除了检查电池，还要进行下述检查： （1）通过反复通断PLC本身电源来检查。为使微处理器正确启动，PLC中设有初始复位电路和电源断开时的保存程序电路，这种电路发生故障时，就不能保存程序。所以可用电源的通断进行检查。 （2）如果在更换电池后仍然出现电池异常报警，就可判定是存储器或是外部回路的漏电流异常增大所致。 （3）电源的通断总是与机械系统同步发生，这时可检查机械系统产生的噪声影响。因为电源的断开是常与机械系统运行同时发生的故障，绝大部分是电机或线圈所产生的强噪声所致。,莎褐苔詹拟

7、廷墩色椰绅元茶寸多绎簇索贺锡嚎哥流入醛叼郭稀朴聪蔓庸洁PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,9,7PROM不能运转 当PROM不能运转时，先检查PROM插入是否良好，然后确定是否需要更换芯片。 8电源重新投入或复位后，动作停止 这种故障可认为是噪声干扰或PLC内部接触不良所致。噪声原因将在后续内容中讨论，对结构原因则可通过轻轻敲PLC机体进行检查。还要检查一下电缆和连接器的插入状态。,漂椒护爵芽券虱督掸拧遣嗅藉霉木聋篱剿履溪寐程咳狱桨秧屠撑据幼篇恳PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,10,16.1.3 PLC常见故障及诊断方法 1PLC故障类型的判断 一般PLC的基本

8、单元面板上都有指示发光二极管，利用它的亮灭可提示用户设备故障的类型。,图16.3 CPM1A面板示意图,愚腕香谚簧姆沉圾蜒粤蜜龚塌愁玫拍子清恕粉姬沤叙肌禁庭罚惫擂凤娶沪PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,11,2PLC故障诊断流程图 PLC各种不同故障的基本思路和方法。 （1）PLC故障检查总流程图如图16.4所示。 （2）电源故障检查流程图如图16.5所示。 （3）运行故障检查流程图如图16.6所示。 （4）输入故障检查流程图如图16.7所示。 （5）输出故障检查流程图如图16.8所示。 综上所述，根据PLC控制系统中CPU面板上的指示，先确定故障在哪一模块上，然后再确定故障的

9、具体部位。检查的方法是按电源系统运行输入的顺序逐一进行。,赢阂沃癸浇比厨吼施醚眯跟木饥辛敖贤类情龟条腆鬃段苛芬砰悄站八憾剥PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,12,图16.4 PLC故障检查总流程图,诲邵馁后意县峡睁殿商段微鹰突侮奈忆呛滓蛛辰署筑琴京忌钦鸯众屯尹川PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,13,图16.5 电源故障检查流程图,肪台袜兆茵抉绪蝉颅脏漏泳与济研宅肛兽幌裔跺氰俘驻骑板鄙醛榔氟菊瘟PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,14,图16.6 运行故障检查流程图,愿识号赛憾腻沫钓泻玄某抽子贵荐稼侄样芥媳福马贼羌杭氮舞唁扼衡剁事PLC系统故障诊断

10、与排除PLC系统故障诊断与排除,15,图16.7 输入故障检查流程图,怎魏怀千密贤凸药柞娶味训楷嗡茅八精寓稻专抬拳帜昨鞍檀缔轻灿颖镰桥PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,16,图16.8 输出故障检查流程图,16.1.4 锂电池维护 锂电池放电寿命约5年左右。当电池的电压逐渐降低到一定值时，LED指示灯（在基本单元上）便点亮。换电池必须在短时间内完成，只有这样，PLC内部的用户程序才不会丢失。,壤篡攫诌忠尖蠕埂雕量宽笺牡重令首枚能好票甫很爵怖霍弊坦办逼喘用弓PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,17,16.2 PLC的硬件故障诊断与排除 16.2.1 系统硬件故障诊断

11、与排除 PLC硬件故障与所选用机种及工作环境关系很大，当系统发生故障时，正确区分是硬件还是软件故障是很重要的 。 1PLC的硬件故障诊断 这里以PLC硬件故障为中心，按硬件结构分出故障种类，指出故障现象并分析故障产生的原因见表16.2。,忆改岗烷桓纯凄拒帝辉熄臃搞润喝伙勋诬蒜滇逗凰滇沽碧追册倦邀断嘴尿PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,18,表16.2 PLC硬件故障诊断表,蘸檬凿炙觅啃先秤鹿央沥萎嘻箱泡私吻尿缝量挠瓮火叭役辨颁瘤穆他斩责PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,19,续表,冤湍远具蜒货杭吟置吟鳃互渍绢刺炕洒瞥篡幂好孕烈傻蔫罢傀国锈揽乙琶PLC系统故障诊断

12、与排除PLC系统故障诊断与排除,20,2PLC故障诊断的基本方法 （1）发生异常时的识别。发生故障时，为了迅速查出故障原因并予以及时处理，在切断电源和复位之前，必须识别下述两点： 机械动作状态。向运行人员了解机械部件的运行情况。 观察PLC显示内容。观察电源、RUN、输入输出指示灯，检查PLC自诊断结果的显示内容。 （2）异常状态的识别。为了识别异常状态如何变化。可以将开关从“RUN”位置切换至“STOP”位置，经短暂复位再切换至“RUN”位置开关或保持在“RUN”位置不变，切除PLC电源后再投入运行。经过上述操作后，如果PLC返回初始状态并能正常运转，就可判定并不是PLC硬件故障或软件异常，

13、而是外部原因所致，如噪声干扰、电源异常等等。 （3）判断是否硬件故障。PLC硬件故障具有持续性和重复性。其判断方法是切断后再接通PLC电源或复位操作，通过几次重复试验都发生了相同的故障，则可判定是PLC本身的硬件故障。经过上述操作后，如果故障不能再现，就说明是外部环境干扰或是瞬时停电所致。,叠涣洼欣拥史标仁汁悸骂攒粟壳赴捂言臼杭民者税健寓雏炬副咏侈尸呵淬PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,21,（1）发生异常时的识别。发生故障时，为了迅速查出故障原因并予以及时处理，在切断电源和复位之前，必须识别下述两点： 机械动作状态。向运行人员了解机械部件的运行情况。 观察PLC显示内容。观察

14、电源、RUN、输入输出指示灯，检查PLC自诊断结果的显示内容。 （2）异常状态的识别。为了识别异常状态如何变化。可以将开关从“RUN”位置切换至“STOP”位置，经短暂复位再切换至“RUN”位置开关或保持在“RUN”位置不变，切除PLC电源后再投入运行。经过上述操作后，如果PLC返回初始状态并能正常运转，就可判定并不是PLC硬件故障或软件异常，而是外部原因所致，如噪声干扰、电源异常等等。,流佬辣愤商漓垫秽四礁希呸骚举让扔琵倘瞧撒吴虫为读峻莉瞅匀胯依胸不PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,22,（3）判断是否硬件故障。PLC硬件故障具有持续性和重复性。其判断方法是切断后再接通PLC

15、电源或复位操作，通过几次重复试验都发生了相同的故障，则可判定是PLC本身的硬件故障。经过上述操作后，如果故障不能再现，就说明是外部环境干扰或是瞬时停电所致。 （4）判断是否程序错误。PLC程序错误引起的故障具有再现性。 （5）判断是否外部原因。PLC控制系统发生异常时，一般容易引起怀疑的可能是PLC本身出了问题。主要检查的项目如下： 检查输入/输出设备状态。安装不当、调整不良，行程开关等的触点接触不良，在运行初期很难发现，运行一段时间后才能暴露出问题。,殷喊彬臣稳锚针釉寓观真逻步憋藕潮熟郁选枷袁催宽仑揖领饺浆霖冲迅蜗PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,23, 检查配线。输入/输出

16、配线有可能断路、短路、接地，也可能与其他导线相碰等。 以上两种情况的故障是断续性的，容易查找。 噪声、浪涌。在特定机械运转或与其他设备同步运转过程中出现的故障，应在PLC外部或PLC侧采取抗干扰措施。 电源异常。电源电压过高或过低，临时停电、瞬时停电、供电系统上的噪声源等。 （6）故障的产生与外部工作同步。判断噪声、瞬时停电等外部原因最有效的方法，就是了解PLC之外生产设备的工作状态，分析故障现象是否与外部工作状态同步。若故障现象与被控对象的特定状态同步发生，说明该故障与被控对象有关。另外故障现象也会与其他生产设备和特定状态同步发生。,骄廉印条绥添呻还咽侄鸦讯麻路载兽举涧纠蓑纫簇萄密碱幽灰圣玫

17、谁盘转PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,24,16.2.2 CPU单元的故障诊断与排除 1PLC的内部结构 如图16.9所示为PLC的一般内部结构。 2故障原因及处理方法 CPU的故障原因分为外部原因和内部原因。 （1）外部原因有电源电压波动，电源瞬时停电，电源长时间停电，环境湿度变化，环境温度变化；振动、噪声冲击，程序设计错误，使用操作错误等。 （2）内部故障原因。如表16.3所示为CPU故障的内部原因诊断。,肠粒麓韵为冉斗涅活诈思攫栈钱手籍拧妮程丢云刹月臃隋唁鹏离速巢辱巡PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,25,图16.9 PLC内部结构图,瓮伪腕翌曙都时肇缆

18、柳藤容卿治傀冒剖朗倾念尧册太笛氏细槛掳熏洽张逻PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,26,表16.3 CPU故障的内部故障诊断处理,劲投蜗扳役层砒胀鞘恤付衍指峭聪油破姐决桶猫棱诣慎帆料普卢东貉杂锹PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,27,16.2.3 I/O单元的故障诊断与排除 1输入单元的故障诊断 输入单元故障的主要原因是：工作环境的影响，半导体器件的时效变化，噪声源、感应源的影响，输入单元电气规格选择不当等。输入单元故障及维修方法如表16.4所示。,表16.4 输入单元故障及维修,拓诞堑脆诉拉询洗揉虎睬浴沾殴识葫磨止晌键拌絮犊虎渐苑赫痪谁放孙疤PLC系统故障诊断与

19、排除PLC系统故障诊断与排除,28,续表,捞申芬黔揪敖取眼杂遮饥所无菩圾槐土勉诵鸯麻愈讫提恢卯忧灯吾庇炸讶PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,29,2输出单元的故障诊断 输出单元的故障现象、故障原因及处理方法如表16.5所示。,表16.5 输出单元故障及维修方法,帮乒漠涨汰嫡垫块蒸镐炉焕釜政眉移仗珍浪懂骚凌鹤海脊圈噎烛贫踩根杖PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,30,续表,绘蛇羞疚抬衬萄槽氧说穗烹莽恫跨这耽乱仲篙袁诫必丹渡墙广拖革风谋雏PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,31,16.2.4 PLC的噪声故障 1噪声三要素 噪声强度耦合强度噪声影响系数的

20、三个要素：噪声源及其强度；耦合媒体及其耦合强度；受噪体的抗噪性。可用公式表达： 噪声影响系数 由此可知，为了减小噪声影响系数，可从减小式中的分子和增大分母入手。受噪体就是使用的PLC。减小分子就是要设法减小噪声源的强度和耦合强度，当然最有效的办法是消除噪声源，但有些噪声源却无法消除，只能把它减小到一定程度，如电磁线圈。这时就应分析噪声的耦合媒体、传输途径，并采取有效措施防止噪声侵入，如加装屏蔽、接入噪声滤波器等。,噪声强度耦合强度,受噪体的抗噪性,蹬光痹识甩贾骆王袁胞盾率积棘劳靛蹦蔬舅棕温炔刊蓖澈涯东闲针捆乖写PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,32,（1）噪声源。在工业现场产生

21、噪声因素很多，例如，继电器触点和开关在放电，继电器线圈和电磁铁线圈断电时产生的浪涌电压，空中电磁波等，都是噪声源。另外，如果把电源也看成是一种信号的话，那么电源电压的波动或瞬停，也可解释成是一种噪声源。典型噪声源如表16.6所示。,表16.6 典型噪声源,载浓畅盘雌疙昂杯震碑设器钳驼冰看徘红甥傀吐鸿渣眠秃磁倪瓢摆螟君敛PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,33,（2）噪声侵入途径、耦合媒体。噪声侵入PLC的途径有电源、I/O部、大地和空中。另外，噪声还会以空中电磁感应或静电感应、导线等作为耦合媒体侵入PLC，如表16.7所示。 表16.7 噪声耦合媒体,剥毁案凝楼阑庙百失虚玄舔血息

22、滤涉炸亡唆市苇仗夯蚀酋换忿劲磺熙挛摹PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,34,2共模噪声和常模噪声 （1）共模噪声。接地（大地）与电源、输入/输出配线之间的噪声所产生的电位差，侵入PLC内部回路便引起误动作，称这种噪声为共模噪声，如图16.10所示。它是由于各种外部信号与内部回路间的寄生电容CS在充放电时，引起内部回路上电压剧烈变化所产生的一种噪声。对这种噪声的抗噪性，用户无法采取更有效的措施，完全取决于PLC制造厂家所采取的措施。共模噪声源有各导线上感应电弧产生的噪声、高电位的感应电压、电波、静电等。,共模噪声强度取决于寄生电容CS，金属外壳接地的PLC机，共模噪声要弱一些，所

23、以接地是降低这种噪声的主要途径。,图16.10 共模噪声,类救搏澡澜邹卜日磷林读苹体然佃奔洒仓崭滴孜域枢枝洗卖阐薛揣汤嫩奢PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,35,（2）常模噪声。常模噪声是施加于电源、输入/输出配线之间的一种噪声，也称线间噪声，如图16.11所示。这种噪声主要是接于线路上的感性负载产生的反电势产生的。从电源侧来看，噪声源是来自于接在电源系统中的感性电气设备；从输出系统来看，噪声源就是PLC所控制的感性负载。,比较而言，常模噪声比共模噪声对PLC的干扰要小一些。用户所能采取的抗噪措施，主要是用来抑制常模噪声的，如加噪声滤波器、隔离变压器、浪涌限制器等等。,图16.

24、11 常模噪声,恒钞伐刹六沁箩趣显明及馆楚埋澎琢叶鳃庆渔呛莲勘侨锣弃淬姜律膊情售PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,36,3噪声故障状态 （1）功能停止。PLC机的全部功能停止时，如果通过复位操作又可恢复正常工作，则这种现象大多数是由电源瞬时停电所致。其他还有高频设备的电波干扰等原因。 （2）误运算。CPU的误运算故障，大多数是由噪声干扰引起的，可通过自诊断显示判断。具体方法是保持误运算状态，使PLC处于“RUN”进行程序检查、误输入检查和输入/输出检查，以确定故障范围。 （3）程序变化。噪声过强会引起CPU误动作或程序变化；连接着外部设备时，外部设备也会误动作而使程序变化。最好的办法是使程序固化在ROM内。 （4）误输入、误输出。误输出故障多由误输入引起，而误输入的故障原因中，感应电势的影响比噪声干扰更为严重。感应电势是发生在交流输入上，断开输入测量输入电压就可判断。,执细尺咙淑饯汰忽坤莉海拱有茂外鹅阮当坷诫肛幻揪苛动握娟岿周咀都更PLC系统故障诊断与排除PLC系统故障诊断与排除,