PLC控制系统维修

PLC控制系统维修

没有理论指导的实践是盲目的实践，没有实践的理论是空洞的理论。

我国从事数控机床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控机床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今控制理论与自动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践

带来了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门专门学科的数控机床电气维修技术理论完整地表述出来，本文仅是将多年的实践探索及业内众同仁的经验总结加以适当的归纳整理，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。

一、数控技术

谈到维修，首先必须从总体上了解我们的维修对象。

1.数控机床电气控制系统综述

一台典型的数控机床其全部的电气控制系统如图1所示。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成

。其控制框图如图2。

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调

整，这时需要有一定的经验和细nkx中国学习动力网

心。

速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉

冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式：

Kv=v/Δ

式中v——坐标运行速度，m/min

Δ——跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv 的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv 值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

二、维修工作的基本条件

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气维修更为重要。

1.人员条件

数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

(1)首先是有高度的责任心和良好的职业道德。

2)知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。

(3)应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

(4)勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

(5)掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。

(6)学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

(7)掌握一门外语，特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。

2.物质条件

(1)准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

(2)非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

(3)必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

(4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

(5)数控机床使用、维修技术档案材料。

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3.关于预防性维护

预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。

(1)人员安排为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。

(2)建规建档针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。

(3)日常保养对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。

(4)提高利用率数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在8～10年左右。

因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。

三、维修与排故技术

1.常见电气故障分类

数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。

(1)以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件nkx中国学习动力网

故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。

(2)以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。

(3)以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。

(4)以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障；而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。

(5)以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。在这种情况下，机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。

此处故障的分类是为了便于故障的分析排除，而一种故障的产生往往是多种类型的混合，这就要求维修人员具体分析，参照上述分类采取相应的分析、排除法。

2.故障的调查与分析

这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：

①询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。

②现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，

使排故增加难度。

③故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。

④确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。

⑤排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。

数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。

①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。

②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。

③触摸在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。

④通电这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。

(2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC 编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信号与报警指示分析法

①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态

和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。

(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十nkx中国学习动力网

分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。

①更换任何备件都必须在断电情况下进行。

②许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要，因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态，并将新板作好同样的设定，否则会产生报警而不能工作。

③某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。

④有些印制电路板是不能轻易拔出的，例如含有工作存储器的板，或者备用电池板，它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。

(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

3.电气维修与故障的排除

这是排故的第二阶段，是实施阶段。

如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。

(1)电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：

①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。

②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。

③电源始端有良好的接地。

④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(N)与接地(PE)严格分开。

⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。

(2)数控系统位置环故障

①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。

(4)机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。

(5)偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视，例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近，电柜长时间开门运行，附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障，严重的还会损坏系统与机床，务必注意改善。

本文由于篇幅所限不做更多的介绍，读者可参阅数控机床的随机资料及其他专门介绍各种故障的文章。

4.维修排故后的总结提高工作

对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。

总结提高工作的主要内容包括：

①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。

②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。

③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。

④从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。

⑤找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

总结提高工作的好处是：

①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。

②提高重复性故障的维修速度。

③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。

④可改进机床电气原设计之不足。

⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。nkx中国学习动力网

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PLC控制系统故障自诊断以及人性化安全设计

PLC控制系统故障自诊断以及人性化安全设计 Malfunction Self-diagnoses of PLC Control System and its Humanized Security Design 1 引言 PLC可编程控制器技术日益成熟，从单机到大型生产线设备的全程控制，在工业控制领域的得到愈来愈 广泛的普及应用。如何设计一套更完善、稳定、安全，更便于操纵和维护的控制系统显得有更加重要的现 实意义。 通常由PLC为主构成的控制系统，就PLC控制器本身而言，一般故障率比较低，是相对稳定可靠的。可 是构成一个控制系统必须接入各种各样的外围元器件，例如传感器、接触器、电动机、电磁阀、接插件等 电器元件。这些电器元件，虽然设计者一般都选择优质产品，也难以避免有出故障的时候，尤其是一些比 较大的控制系统，一旦出现故障，导致整个生产设备系统的停产。 由于PLC控制系统的控制逻辑是由程序(软件)完成的，其电路图(硬件)虽然很直接简单，但是控制系统 出现故障，操纵者或维修者仅靠简单的电路图，或者通过分析控制程序来查出故障点，是相当抽象和复杂的。尤其在大型自动化生产线设备，其生产效率很高，延长修复时间就意味着产品产量的损失，就是金钱、效益的损失。 2 人性化安全程序设计 一个控制系统的程序编制，仅仅按生产工艺的顺序和生产节拍完成程序编制，是最起码的，也是远远不 够的。设计一个完善优秀程序，除了完成生产工艺和生产节拍的需要外，还应该有一系列人性化的安全方 面的设计。至少还应该具备如下功能:控制系统(包括硬件和软件)要保障生产设备在标准允许的恶劣环境中，能较长期的安全、稳定、可靠运行;给操纵者一个安全、简单、轻松、直观的操作方法和操作界面;有较全 面的故障诊断、安全保护功能;一旦出现故障，系统能明确显示故障性质和故障点，便于采用简单办法、以最短的时间快速修复，排除故障，使系统恢复正常。 许多优秀的控制、应用软件都有十分完善的从安全角度考虑的程序结构。一个成熟的PLC控制程序应该 有1/3~1/2以上的程序量是为控制系统安全可靠服务的。因为随着PLC控制系统设备应用的普及，将面对 的是各个行业最基层的操纵者和维护者，其素质参差不齐。我们应该设计一个人性化的、友好的、亲和的 便于操纵的控制系统。 针对初步具备设计PLC控制系统知识的初级工程师，根据已往的设计工作中积累的经验，研讨故障诊断 和便于操作、维护方面的程序，这些程序不针对具体PLC型号，梯形图逻辑是示意性的。 3 故障自诊断 3.1 位置传感器的故障判断 在运动控制系统中，位置传感器使用最多。位置传感器有开关量型，接点式限位开关和接近开关，也有 数字型和模拟型。以一个简单气(液)动装置为例。 图1程序表示如何检测出位置开关的故障。有一个气泵(或液压泵)，一个两位式电磁阀，控制一个气(或液压)缸进、退，两个位置开关，一个为气(或液压)缸后退位位置开关，一个为气(或液压)缸前进位位置开关，用以检测气(或液压)缸运行位置。 图1 检测位置开关的故障程序

②基于-PLC的水厂滤池控制系统设计~控制方案

2 控制系统总体方案的设计 2.1系统分析 2.1.1V型滤池工艺过程 V型滤池是一种粗滤料滤池的一种形式，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名。其主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。（2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。V型滤池由法国德意满公司在七十年代发展起来的，，70年代已在欧洲大陆广泛使用，80年代后期，我国、、等地开始引进使用，90年代以来，我国新建的大、中型净水厂差不多都采用了V型滤池这种滤水工艺，特别是省新建的净水厂几乎都采用了V型滤池。 水厂生产的基本工艺可分为加药、反应、沉淀、过滤、消毒、储存、送水等几个相关过程。其中过滤过程又可分为正常过滤和滤池反冲洗两个子过程，这两个子过程交替运行，相互之间间隔一定时间（24H）。工艺流程如图2.1所示

图2.1滤池工艺过程简图 2.1.2V型滤池的工艺结构及其控制原理 滤池的工作状况包括正常恒水位过滤和反冲洗控制两种。所谓的滤池正常过滤过程就是通过滤料层将待滤水去除杂质颗粒、细菌的过程，其主要目的是使滤后水的浑浊度达到国家饮用水的卫生标准。而滤池的反冲洗，就是先后运行气洗、水洗两种清洗方式去除滤料层中的杂质，是滤池自净的工艺措施。现将滤池的基本工艺简图绘制如图2.2所示

图2.2滤池工艺结构简图 恒水位过滤控制和自动反冲洗控制工作原理： (1)滤池正常过滤的工作程序 依据水池中水位的变化调节出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。系统接收到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号低于设定的恒水位时，关小出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。 图2.3

PLC的故障自动检测功能

PLC 具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，更换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看PLC 系统手册的故障处理指南。实践证明，外部设备的故障率远高于PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。为了及时发现故障，可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。 1. 超时检测 机械设备在各工步的所需的时间基本不变，因此可以用时间为参考，在可编程控制器发出信号，相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后，使限位开关动作，发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时，若12s后还没有收到动作结束的信号，由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。 2. 逻辑错误检查 在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号（如存储器为的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时接通。若它们同时接通，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/377527259.html,/

常见PLC通讯故障及解决方案

电控系统PLC通讯故障及解决方案 1.故障概况及经过 PLC通讯故障在油田电动钻机的电气故障里面所占的比例很高，危害也很大。是由于通讯系统的中断而导致电气设备控制系统的瘫痪，生产停止。快速的发现通讯故障的故障点并将其解决就显得极为的重要。这直接关系着井队的经济效益。其典型的特征如下： 1.1最直观的就是司钻台所有或部分指示灯和仪表均无指示。1.2司钻操作台所有的或部分的控制系统瘫痪。 1.3在电控房内，PLC控制柜内CPU上面的BF红色指示灯闪烁。触摸屏上面会显示：电控系统通讯故障。 1.4若将电控系统的通讯模式打在旁路模式，也会导致指示灯和仪表均无指示，控制系统瘫痪。唯一不同的是PLC控制柜内CPU上面的BF灯不会闪烁，触摸屏上面也不会显示：电控系统通讯故障。曾经也出现过通讯选择开关触点损坏而导致系统瘫痪。所以在界定PLC通讯故障前必须要确定旁路选择这一路是否正常。避免走入误区。 2．事故原因及时效机理分析 事故原因主要可以分为四种情况:1.通讯线或者通讯线接插件坏。2.子站的地址或者终端电阻设置不对。3.电气元件的烧坏如：REPEATER，DP插头，CPU，IM153接口模块等等。4.通讯电缆被干扰。 5.PLC模块电源供应电路故障。虽然故障类型比较多。但排查起来都是遵循有简到难，由简到繁，必要的时候可以选用替换法来判断。对于子站比较多的系统可以可用二分法判断故障出在哪个子钻，具体的

方法是将处于通讯系统中间的子站的终端电阻打到ON的位置。上电，看故障是否存在，若存在：检查主站到中间子站这一段是否正常。若不存在，则故障出现在中间子站到最后一个子站中间的某个子站。逐级用上述方法检查就可以了。 3．故障原因分类 3.1 若通讯故障发生在搬家安装的第一次上电：则极有可能是紫色双绞线的问题，就需要重点检查通讯线路： 3.1.1 快速接插件有无插好。 3.1.2 接插件有无进水，接插件内的焊接是否牢固。 3.1.3 通讯线有无短接或者是断接（包括屏蔽线也要检查）。有条件的可以直接换一根通讯线看看是否正常。故在搬家安装过程中一定要保护好通讯线，避免接插件的进水，进油，通讯线被挤压或者是被砸。 3.2 如通讯故障发生在生产过程中，情况就会有很多种，但排查都是遵循有简到难，由简到繁。必要的时候可以是用替换法来判断：3.2.1 通讯电缆与动力电缆互相干扰： 通讯故障时而出现，时而又没有。则极有可能就是通讯电缆被其他动力电缆干扰。解决的方案就是：1，避免通讯电缆与动力电缆一起铺设,2，通讯电缆屏蔽层的有效接地。 3.2.2 通讯线和接插件损坏： 排除方法与上面方法一致。需要注意的就是屏蔽线也一定要检查。曾经在值班过程中也出现过屏蔽线未接好而导致系统的通讯故

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***公司***PLC自动控制系统设计方案 ***公司 2015年6月25日

一项目简介 本系统是给空化热能机提供自动化控制的配套设备。传统的做法需靠操作人员的实际经验去启动或者停止主泵，循环泵，调整手动阀门的开度，手动打开或者关闭排污阀，手动打开或者关闭进水阀门补水，系统运行的优劣要靠工作人员的业务能力等决定，实际温度的变化范围大，室内温度舒适度差。配套本系统后，业主无需手动操作，只需通过触摸屏设定或者修改系统参数就可以实现空化能热泵的自动控制。 系统方案 二系统自动控制方案 1. 系统自动控制方案 此控制系统采用西门子新出的1200系列PLC，其强大的通讯能力和强大的扩展能力深受市场的好评，上位机采用威纶通的HMI。控制系统分为手动和自动两种控制模式，手动控制模式下，可以随意的打开或者关闭系统内的阀门，启动或者停止系统内的泵。自动控制模式下，系统可以按照设定程序自动运行，当实际测得温度值高于系统设定的温度值后，可以自动停止主泵或者可以关闭电动球阀，一保证室内舒适度，这样也可以起到节能的功效，系统要求的温度可以实时的设置。另外，还可以分时段设置温度的参考值，满足不同用户的不同需要，实时显示现场就地监测仪表的数值值，显示泵的运行和故障等信息，故障报表可以显示系统的故障信息，方便设备的故障排除，数据记录功能可以将温度和压力的值实时的记录，方便系统的运行和

后续工艺的升级等。 2. 系统控制流程图 系统自动控制流程图如下图所示： 3. PLC框架图 系统的控制框架图如下图所示：

三、控制对象 1．主泵： 数量：1台 功率：3 KW 作用：系统热源的制造者 2．循环泵： 数量：1台 功率：0.5 KW 作用：主要作用是保证水在系统内正常的循环3．压力检测： 数量：1只 技术参数：二线制,4-20ma 作用：检测系统的压力

PLC软件故障和PLC硬件现场故障处理实例

PLC软件故障和PLC硬件现场故障处理实例 plc故障分为软件故障和硬件故障，电工学习网结合PLC系统现场故障处理实例，分享PLC故障维修经验，本文是PLC高手速成秘籍！！PLC主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。 西门子plc系列产品 PLC系统故障分析

PLC控制系统故障分为软件故障和硬件故障两部分。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I/0端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。 1、PLC软件故障 PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常（输出无或乱）时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。 用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，强烈的电磁干扰也会引起程序出错。 2、PLC硬件故障 ①PLC主机系统故障 A、电源系统故障。电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。 B、通讯网络系统故障。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。系统总线的损坏主要由于PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损

PLC控制系统的故障诊断与维护

第10章PLC控制系统的故障诊断与维护 学习目标 了解PLC控制系统的故障特点； 掌握PLC控制系统故障诊断的方法及使用维护知识。 PLC控制系统在运行过程中由于各种原因不可避免地要出现各种各样的故障。了解这些故障的特点，迅速及时处理故障，是保证系统正常运行的前提条件，是提高系统运行性能的关键。 10．1 PLC控制系统故障分析 10．1．1 PLC控制系统故障特性 PLC控制系统是以PLC为核心组成的系统，系统中除PLC以外，还有与PLC直接连接在一起的输入输出设备以及输出设备控制的各类负载对象。这一系统与其他自动控制系统一样，其故障率曲线也具有类似“浴盆曲线”的规律，分为早期故障期、偶发故障期、损耗故障期三个阶段，如图10-1所示。在第一阶段故障率从一个很高的指标迅速下降，可理解为系统设计、安装、调试后，存在一些设计缺陷、部分器件质量偏低等问题，使系统投入使用的最初期，这些缺陷就很快显露出来，随着时间的增长，由于不断的改进完善，使这些缺陷越来越少，也就形成了故障率迅速下降的现象；在偶发故障期，故障发生是随机的，其故障率最低，而且稳定，这是系统的正常工作期或最佳状态期。在此间发生的故障多因为设计、使用不当及维修不力产生的，可以通过提高设计质量、改进管理和维护保养

使故障率降到最低；在损耗故障期由于系统中的器件经过长时间的工作、老化，慢慢接近寿命终点，随着时间的增加，到达寿命终点的器件越来越多，故障率也就随之上升。 针对PLC 采取必要的措施，使系统尽其完善；一方面在损耗故障期开始之前，及时 更换将要进入寿命终期的元器件。 10．1．2 PLC 控制系统故障分析 依据PLC 控制系统的组成情况，其故障主要从两个方面入手分析，一是PLC 本身的故障，二是PLC 以外输入输出设备的故障。其分布情况如图10-2所示。 1．PLC 故障 在PLC 控制系统中，PLC 的故障率仅占系统总故障率的10%，其可靠 性远高于输入输出设备。在PLC 的10％故障中，其接口故障占90％，电源故障占8％，中央处理单元故障仅占2%， 也就是说发生在PLC 内部的CPU 、存储器、系统总线中的故障机率很小。 2．输入输出设备故障 PLC 控制系统输入输出设备的故障率在系统总故障率中占90%，是系统主要的故障来源。对输入设备，故障主要反映在主令开关、行程开关、接近开关和各种类型的传感器中；对输出设备，故障主要集中在接触器、 系统故障 PLC 故障 输入输出设备故障 中央处理单元故接口故障 CPU 故障 存储器故障 系统总线故障 电源故障 输入接口电路故障 输出接口电路故障 通信借口电路故障 按钮、接近开关、行程开关及传感器 接触器、电磁阀等 图10-2 PLC 控制系统故障分布情况 图10-1 PLC 控制系统的故障率曲线 时间

基于PLC电机故障诊断系统设计

基于PLC电机故障诊断系统设计 摘要：随着经济的高速发展，现今社会自动化代替人工操作已经不是梦想，PLC可编程逻辑控制器（PLC）是实现自动化操作的基础。一个完善的PLC控制系统不仅仅只是使整个自动化操作系统满足工业自动化控制的要求还可以在自动化生产系统出现故障时及时的对故障进行诊断和处理，保证了生产设备的正常运转。PLC故障的诊断和处理是体现自动化控制系统代替人工操作实现自我诊断和处理的先进化程度，同时也是衡量自动化控制的智能化指标。PLC 对于整个系统故障的自我诊断对于工业控制具有较的实用价值。 关键词：PLC电机故障诊断系统设计 中图分类号：TM57 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）06-0278-02 在当下的工业生产过程中，PLC控制系统在工业智能化的领域被大量的使用，是实现工业自动化控制的中间力量。PLC的完善程度决定着整个自动化操作系统的安全性和可靠性，PLC故障诊断系统它在工业自动化控制中占有举足轻重的地位。 一、电机系统的组成和工作原理 PLC电机系统主要由上位计算机和一套PLC监控系统组

成[1]。上位计算机为用户提供数据、图形和事件的显示。PLC 通过外部变送器、互感器和发动机连接完成自动化系统设备的故障信号检测并将这些数据转化为通讯数据传输给上位计算机。上位计算机通过对故障原因进行分析和判断，分析和判断后的结果通过数据传送给人机界面。人机界面给出故障点解释故障的诊断结果，并在人机界面给出相应排除故障的建议。电机故障诊断系统的框架图如下： 当操作人员按下生产系统的开机按钮后，PLC电机故障诊断系统先对断路器的闭合或断开的形态进行判断，如果电机故障诊断系统监测到断路器初始状态为闭合那么电机将无法启动，并且伴随报警，反之则启动成功。电机启动成功的标志是在控制柜上电机的“开/关”指示灯亮起，反之则电机出现故障。在生产设备运行过程中，PLC不停的对电机有可能发生的故障进行循环的检测。如果电机发生相间短路、断相和过负荷以及过电流等故障，PLC迅速的对电机故障做出判断和相应的故障分析并且为操作人员给出排除故障的建议。在关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸（电机“开/关”指示灯灭），故障声光报警后，按下报警复位按钮进行系统复位完成关机动作[2]。 二、PLC的组成 PLC的组成主要包含：中央处理器、存储器、输入/输出模块、电源、外部设备接口及输入/输出扩展单元等组成。它

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***公司***PLC自动控制系统设计方案 ***公司 6月25日

一项目简介 本系统是给空化热能机提供自动化控制的配套设备。传统的做法需靠操作人员的实际经验去启动或者停止主泵，循环泵，调整手动阀门的开度，手动打开或者关闭排污阀，手动打开或者关闭进水阀门补水，系统运行的优劣要靠工作人员的业务能力等决定，实际温度的变化范围大，室内温度舒适度差。配套本系统后，业主无需手动操作，只需经过触摸屏设定或者修改系统参数就能够实现空化能热泵的自动控制。 系统方案 二系统自动控制方案 1. 系统自动控制方案 此控制系统采用西门子新出的1200系列PLC，其强大的通讯能力和强大的扩展能力深受市场的好评，上位机采用威纶通的HMI。控制系统分为手动和自动两种控制模式，手动控制模式下，能够随意的打开或者关闭系统内的阀门，启动或者停止系统内的泵。自动控制模式下，系统能够按照设定程序自动运行，当实际测得温度值高于系统设定的温度值后，能够自动停止主泵或者能够关闭电动球阀，一保证室内舒适度，这样也能够起到节能的功效，系统要求的温度能够实时的设置。另外，还能够分时段设置温度的参考值，满足不同用户的不同需要，实时显示现场就地监测仪表的数值值，显示泵的运行和故障等信息，故障报表能够显示系统的故障信息，方便设备的故障排除，数据记录功能能

够将温度和压力的值实时的记录，方便系统的运行和后续工艺的升级等。 2. 系统控制流程图 系统自动控制流程图如下图所示： 3. PLC框架图 系统的控制框架图如下图所示：

三、控制对象 1．主泵： 数量：1台 功率：3 KW 作用：系统热源的制造者 2．循环泵： 数量：1台 功率：0.5 KW 作用：主要作用是保证水在系统内正常的循环3．压力检测： 数量：1只 技术参数：二线制,4-20ma 作用：检测系统的压力

PLC系统故障分类和故障诊断

毕业论文 论文题目：PLC系统故障分类和故障诊断 系部：机电工程系 专业名称：机电一体化技术 班级： 06532 学号： 03 姓名：徐盼 指导教师：金立艳 完成时间： 2009 年 5 月 20 日

摘要 PLC（可编程控制器）技术已广泛应用于各控制领域，尤其是在工业生产过程控制中，它具有其它控制器无可比拟的优点，可靠性高、抗干扰能力强，在恶劣的生产环境里，仍然可以十分正常地工作。作为PLC本身，它的故障发生率非常低，但对以PLC为核心的PLC控制系统而言，组成系统的其他外部元器件（如传感器和执行器）、外部输入信号和软件本身，都很可能发生故障，从而使整个系统发生故障，有时还会烧坏PLC，使整个系统瘫痪，造成极大的经济损失，甚至危及人的生命安全。所以技术人员必须熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC在运行中的故障。 关键词：PLC控制系统;故障;诊断;排除

Abstract PLC (Programmable Logic Controller) technology has been widely used in the control of the area, especially in the industrial production process control, it has other advantages unmatched controller, high reliability and strong anti-interference ability, in the production of poor environment, can still work normally. As the PLC itself, its failure rate is very low, but at the core of the PLC in the PLC control system, the composition of the system to other external components (such as sensors and actuators), the external input signal and the software itself, are failure may occur, so that the whole system broke down, and sometimes burned PLC, paralyzing the entire system, resulting in great economic losses, and even endanger the safety of human life. Therefore, technicians must be familiar with PLC technology, and be able to skillfully PLC diagnosis and rule out the possibility of failure in operation. Key words: PLC control system; fault; diagnosis; excluded

PLC 三种故障标准报警电路控制要点

目录 1、引言 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计内容及要实现的目标 (1) 2、系统硬件电路设计 (2) 2.1 系统硬件配置及组成原理 (2) 2.1.1 PLC的选型 (2) 2.1.2 容量的估算 (3) 2.2 系统硬件电路图 (5) 3、系统软件设计 (7) 3.1系统功能分析 (7) 3.2控制程序设计思路 (7) 3.3 各部分功能具体实现 (8) 4、系统调试及结果分析 (11) 4.1 系统调试 (11) 4.2 结果分析 (12) 结束语 (13) 参考文献 (14) 附录一 (15)

1、引言 1.1 设计目的 本次PLC课程设计的主要目的是通过某一PLC控制系统的设计实践，是学生能够熟练的进行PLC系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作，培养学生的工程技术应用能力。 1.2 设计内容及要实现的目标 报警是电气自动控制中不可缺少的重要环节，标准的报警功能应该是声光报警。当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警电铃或蜂鸣器响。操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警指示灯从闪烁变为常亮。故障消失后，报警灯熄灭。另外还应设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯和电铃的好坏。 在实际的应用系统中可能出现的故障一般有多种。对报警指示灯来说，一种故障对应于一个指示灯，但一个系统只能有一个电铃。设计一个三种故障标准报警电路，报警具有优先级。

2、系统硬件电路设计 2.1 系统硬件配置及组成原理 2.1.1 PLC的选型 FX系列PLC型号的含义如下： 图2.1 FX PLC型号含义 其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等 单元类型：M－－基本单元 E－－输入输出混合扩展单元 EX－－扩展输入模块 EY－－扩展输出模块 输出方式：R－－继电器输出 S－－晶闸管输出 T－－晶体管输出 特殊品种：D－－DC电源，DC输出 A1－－AC电源AC（AC100～120V）输入或AC输出模块 H－－大电流输出扩展模块 V－－立式端子排的扩展模块

PLC系统方案设计

PLC控制系统设计原则 实用性 实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时，还要了解控制系统的使用环境，使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活，软件上应简洁、方便。 可靠性 可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统，必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行，即使控制系统本身出现问题，起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期，应充分考虑系统可能出现的问题，提出不同的设计方案，选择一种非常可靠且较容易实施的方案；在硬件设计时，应根据设备的重要程度，考虑适当的备份或冗余；在软件设计时，应采取相应的保护措施，在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。 经济性 这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下，应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠，切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准；软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务，以减少开发成本。 可扩展性 这要求工程师，在系统总体规划时，应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要，在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量，同时对外要留有扩展的接口，以便系统扩展和监控的需要。 先进性 这要求工程师在硬件设计时，优先选用技术先进，应用成熟广泛的产品组成控制系统，保证系统在一定时间内具有先进性，不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑，使控制系统具有较高的性价比。 PLC控制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程，掌握设计流程，可以增加控制系统的设计效率和正确性。PLC控制系统的一般设计流程如图 1-1所示： 被控对象的分析与描述 分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程，了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通，确保分析的全面而准确。在控制系统设计时，往往需要达到一些特定的指标和要求，即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时，必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后，就需要按照一定的原则，准确地用工程化的方法描述被控对象，为控制系统设计打好基础。 系统规模

PLC控制系统的故障诊断和维护

PLC控制系统的故障诊断和维护

PLC控制系统的故障诊断和维护--很经典的文章简单明了的阐述概述 PLC ( 可编程控制器) 技术已广泛应用于各控制领域, 特别是在工业生产过程控制中, 它具有其它控制器无可比拟的优点, 可靠性高、抗干扰能力强, 在恶劣的生产环境里, 依然能够十分正常地工作。作为PLC本身, 它的故障发生率非常低, 但对以PLC为核心的PLC控制系统而言, 组成系统的其它外部元器件( 如传感器和执行器) 、外部输入信号和软件本身, 都很可能发生故障, 从而使整个系统发生故障, 有时还会烧坏PLC, 使整个系统瘫痪, 造成极大的经济损失, 甚至危及人的生命安全。因此技术人员必须熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC在运行中的故障。PLC控制系统故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑或运算功能, 把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想( 或正确) 状态进行比较．发现它们之间的差异, 并检查差异是否在所允许的范围内( 包括时间范围和数值范围) 。若差异超出了该范围, 则按事先设定的方式对该差异进行译码, 最后以简单的、或较完善的方式给出故障信息报警。故障诊断的功能包括故障的检测和判断及故障的信息输出。常见的 PLC控制系统中, 其故障的情况是多种多样的。 PLC控制系统的一般结构和故障类型

PLC控制系统主要由输入部分、 CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成, 如图1所示。输入部分包括控制面板和输入 模板; 采样部分包括采样控制模板、 AD转换模板和传感器; CPU 作为系统的核心, 完成接收数据, 处理数据, 输出控制信号; 输出部分有的系统用到DA模板, 将输出信号转换为模拟量信号, 经过功放驱动执行器; 大多数系统直接将输出信号给输出模板, 由输出模板驱动执行器工作; 通讯部分由通讯模板和上位机组成。 因为PLC本身的故障可能性极小, 系统的故障主要来自外围的元部件, 因此它的故障可分为如下几种: ( 1) 输入故障, 即操作人员的操作失误; ■传感器故障; ■执行器故障; ■PLC软件故障 这些故障, 都能够用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测, 对故障进行预报和处理。 PLC控制系统的故障诊断方法 PLC控制系统故障的宏观诊断 故障的宏观诊断就是根据经验, 参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下: ■是否为使用不当引起的故障, 如属于这类故障, 则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电

PLC控制系统总体设计方案

PLC控制系统总体设计 在控制系统设计之前，需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验，应当在实地仔细考察，并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中，稍有不慎，就会造成很大的麻烦，轻则系统不成功，重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍，往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。 系统的总体设计关系到整个系统的总体构架，每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求；其次是确保系统的可靠性，不可以经常出现故障，就算出现故障也不会造成大的损失；然后在经济性等方面予以考虑。 一般来说，在系统总体设计时，需要考虑下面几个问题： （1）确定系统是用plc单机控制，还是PLC联网控制；确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说，PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念，即将危险和控制分散，管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。 （2）是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统，至少

会包括三个部分：控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说，至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说，如果用户没有要求，也都会留有这样的通讯接口。 （3）采用何种通信方式。一般来说，在现场控制层级用PROFIBUS DP；而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用，根据具体情况选择合适的通信方式。 （4）是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级，选择不同的办法。在数据归档时，为了让归档数据不丢失，可以使用OS服务器冗余；在自动化站（Automation Station，AS），为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果，可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份，可以使系统的可靠性得到大幅提高。 在进行控制系统选型之前，首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。 确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置，相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。 一般情况下，现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方，且距离较远，为保证信号的稳定可靠，会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时，为了通讯线路的冗余，会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机，将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样，即使有一个方向的通讯断开，也可通过另一个方向继续通讯。

PLC控制系统的故障诊断和维护

PLC控制系统的故障诊断和维护--很经典的文章简单明了的阐述 概述 PLC （可编程控制器）技术已广泛应用于各控制领域，尤其是在工业生产过程控制中，它具有其它控制器无可比拟的优点，可靠性高、抗干扰能力强，在恶劣的生产环境 里，仍然可以十分正常地工作。作为PLC本身，它的故障发生率非常低，但对以PLC为核心的PLC控制系统而言，组成系统的其他外部元器件（如传感器和执 行器）、外部输入信号和软件本身，都很可能发生故障，从而使整个系统发生故障，有时还会烧坏PLC，使整个系统瘫痪，造成极大的经济损失，甚至危及人的生命安全。所以技术人员必须熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC 在运行中的故障。PLC控制系统故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑或运算功能，把连续获得的被控过程的各种状 态不断地与所存储的理想（或正确）状态进行比较．发现它们之间的差异，并检查差异是否在所允许的范围内（包括时间范围和数值范围）。若差异超出了该范围， 则按事先设定的方式对该差异进行译码，最后以简单的、或较完善的方式给出故障信息报警。故障诊断的功能包括故障的检测和判断及故障的信息输出。常见的 PLC控制系统中，其故障的情况是多种多样的。 PLC控制系统的一般结构和故障类型 PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成，如图1所 示。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的核心，完成接收数据，处理数据，输出控制信号； 输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯 部分由通讯模板和上位机组成。 因为PLC本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种： （1）输入故障，即操作人员的操作失误； ■传感器故障； ■执行器故障； ■PLC软件故障 这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。

PLC系统故障分类和故障诊断

毕业论文 PLC系统故障分类和故障诊断 2012年 10 月

PLC系统故障分类和故障诊断 摘要 可编程控制器技术已广泛应用于各控制领域，尤其是在工业生产过程控制中，它具有其它控制器无可比拟的优点，可靠性高、抗干扰能力强，在恶劣的生产环境里，仍然可以十分正常地工作。作为PLC本身，它的故障发生率非常低，但对以PLC为核心的PLC控制系统而言，组成系统的其他外部元器件（如传感器和执行器）、外部输入信号和软件本身，都很可能发生故障，从而使整个系统发生故障，有时还会烧坏PLC，使整个系统瘫痪，造成极大的经济损失，甚至危及人的生命安全。所以技术人员必须熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC 在运行中的故障。 关键词：PLC控制系统故障诊断排除

目录 一、PLC技术 (1) 二、PLC的历史及发展 (1) 1、早期的PLC(60年代末—70年代中期) (1) 2、中期的PLC(70年代中期—80年代中，后期) (1) 3、近期的PLC(80年代中、后期至今) (1) 4、PLC的功能与应用 (2) 5、PLC的基本工作原理 (2) 三、 PLC控制系统的组成及工作原理 (3) 四、 PLC控制系统故障类型 (4) 1、外部设备故障 (4) 2、系统故障 (4) 3、硬件故障 (4) 4、软件故障 (4) 五、 PLC控制系统的故障自诊断 (5) 1、 PLC的自诊断测试 (5) 2、 PLC控制系统的故障自诊断 (5) 六、 PLC控制系统故障分布和分层排除 (6) 1、第一层故障 (7) 2、第二层故障 (7) 3、第三层故障 (7) 七、结束语 (8) 参考文献 (9)

PLC的常见故障及处理方法

PLC的常见故障及处理方法 维护概述 一般各型PLC（以下以无锡华光电子工业有限公司生产的SR系列PLC，做为描述样板，其余各型PLC大同小异）均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，迅速找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的动作需要许多时间。 查找故障的设备 SR PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为核心的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器。 基本的查找故障顺序 提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，高级精密电压表或特殊的测试程序。 1、PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架，测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝，如必要的话，就更换CPU框架。 2、PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。 3、RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。 4、BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后，检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。 5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的第一步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要更换框架。 一般查找故障步骤

PLC系统方案设计

PLC系统方案设计 1 2020年4月19日

PLC控制系统设计原则 实用性 实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时，还要了解控制系统的使用环境，使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活，软件上应简洁、方便。 可靠性 可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统，必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行，即使控制系统本身出现问题，起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期，应充分考虑系统可能出现的问题，提出不同的设计方案，选择一种非常可靠且较容易实施的方案；在硬件设计时，应根据设备的重要程度，考虑适当的备份或冗余；在软件设计时，应采取相应的保护措施，在经过重复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。 经济性 这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下，应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠，切勿盲目追求新技 2 2020年4月19日

术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准；软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否能够获得完备的技术资料和售后服务，以减少开发成本。 可扩展性 这要求工程师，在系统总体规划时，应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要，在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量，同时对外要留有扩展的接口，以便系统扩展和监控的需要。 先进性 这要求工程师在硬件设计时，优先选用技术先进，应用成熟广泛的产品组成控制系统，保证系统在一定时间内具有先进性，不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑，使控制系统具有较高的性价比。 PLC控制系统设计流程 设计控制系统时应遵循一定的设计流程，掌握设计流程，能够增加控制系统的设计效率和正确性。PLC控制系 3 2020年4月19日

企业PLC控制系统常见故障及处理

企业PLC控制系统常见故障及处理 PLC控制系统不仅具有功能强、程序设计简单、维护比较方便的特征，同时具有可靠性高、适应恶劣工业环境的能力强等特点，所以广泛地应用于我国的各个控制领域。但是在实际的应用过程中，会出现各种不确定的因素，这些因素的存在使得PLC控制系统发生一些故障，从而影响了其作用的正常发挥。为了确保PLC控制系统的正常运行，需要我们对PLC控制系统的各个组成部分进行详细的了解，了解一些常见的故障，并采取一些合理的措施对其进行处理。 1 PLC主机系统故障及其处理 PLC主机系统最常发生的故障主要包括两个方面，即电源系统故障和通讯网络系统故障，下面就重点介绍一下这两个方面及其处理方法。 1.1 电源系统故障及其处理 电源系统在连续的工作、散热过程中，常常会发生电压和电流的波动冲击。而在正常情况下，一个电源模块上的工作指示灯都应该是绿色常亮的，例如“BATT”、“AC”、“5VDC”、“24VDC”等指示灯，当其中一盏灯的颜色发生变化或者是闪烁、熄灭时则就表示该部分的电源出现了故障。BATT变色灯是后备电源指示灯，正常运行时为绿色，当变成黄色时则表示电量低，变成红色时则表示出现了故障。当变成黄色时，则应该更换后备电池，按照相关的规定一般要两到三年更换一次电池；当变成红色时，则需要更换整个电池模板。AC灯表示PLC

控制系统中交流总电源，如果该灯不亮，则说明无工作电源，整个PLC系统停止运行。当出现这种情况时，应该检查电源的保险丝是否熔断，在更换熔丝时一定要采用相同规格的熔丝或者是电流相同的快速熔丝，如果更换后又烧断，则说明电路板短路或者损坏，这就需要更换整个电源模板。5VDC和24VDC指示灯熄灭主要是表示没有响应的直流电源输出，如果电源偏差超过了正常数值的百分之五，则指示灯会不断的闪烁，此时PLC控制系统还可以运行，但是应该引起高度的重视，最好停机检修。 1.2 通讯网络系统故障及其处理 通讯网络系统很容易受到外界环境的影响，所以通讯网络系统故障主要是受到外界干扰造成的。PLC控制系统总线的损坏主要是由于现在的PLC控制系统多为插件结构，但是长时间的使用插拔模块会导致PLC控制系统局部的印刷版、底板或接插件接口等地方的总线损坏，另外受到空气温度、湿度变化的影响，PLC控制系统总线塑料的老化、印刷线路的老化以及接触点的氧化等都会使系统产生故障。为了避免外界对通讯网络系统造成破坏，在PLC控制系统设计和处理系统故障的时候都要考虑空气、紫外线以及灰尘等因素对PLC控制设备的破坏。另外还可以采用西门子公司生产的PLC控制设备，因为其主储存器多采用可擦写的ROM，同时中央处理器采用了目前高性能的处理芯片，大大降低了通讯网络系统的故障率，因此在购买通讯网络设备时，要对多家供货商的产品进行分析、比较，选择性能更好的设备，这样可以有效的防止常见故障的发生。