PLC的維護及檢修

學術論文 2007-09-06 15:09:35

徐  晶  白留森  王秀麗

    摘  要  介紹PLC可編程控制器的維護,檢修時應注意的事項和步驟,并以PLC系統故障實例說明如何進行分析和處理。
    關鍵詞  PLC  外線維修  固件維修
    中圖分類號  TP307  文獻標識碼  B

    一、PLC的日常維護
    1.供電電源的檢查。供電電源的質量直接影響PLC的使用可靠性,也是故障率較高的部件,檢查電壓是否滿足額定范圍的85%~110%及考察電壓波動是否頻繁。頻繁的電壓波動會加快電壓模塊電子元件的老化,建議加裝穩壓電源。對于使用10多年的PLC系統,若常出現程序執行錯誤,首先應考慮電壓模塊供電質量。
    2.運行環境的檢查。
    (1)PLC運行環境溫度在0~60℃。溫度過高將使得PLC內部元件性能惡化和故障增加,尤其是CPU會因“電子遷移”現象的加速而降低PLC的壽命。溫度偏低,模擬回路的安全系數也會變小,超低溫時可能引起控制系統動作不正常。解決的辦法是在控制柜安裝合適的軸流風扇或者加裝空調,并注意經常檢查。(2)環境相對濕度在5%~95%之間。在濕度較大的環境中,水分容易通過模塊上的IC的金屬表面的缺陷侵入內部,引起內部元件性能的惡化,使內部絕緣性能降低,會因高壓或浪涌電壓而引起短路;在極其干燥的環境下,MOS集成電路會因靜電而引起擊穿。(3)要定期吹掃內部灰塵,以保證風道的暢通和元件的絕緣。建議PLC的電控柜使用密封式結構,并且電控柜的進風口和出風口加裝過濾器,可阻擋絕大部分灰塵的進入。
    3.檢查PLC的安裝狀態。各PLC單元固定是否牢固,各種I/O模塊端子是否松動,PLC通信電纜的子母連接器是否完全插入并旋緊,外部連接線有無損傷。
    4.檢查PLC的程序存儲器的電池是否需要更換。
    二、PLC的維修
    根據維修的特點可分為①外線維修,包括通信總線和I/O所連接的傳感器、連接器、繼電器、限位開關、保護元件、連接線和變頻器等。②PLC的固件維修,包括CPU單元、I/O單元、智能單元、供電模塊的內部電路維修。
    PLC控制器具有一定的自檢能力,而且在系統運行周期中都有自診斷處理階段。系統工作過程中無論發生何種故障,維修人員都要遵循一定的操作步驟。
    1.檢查PLC供電是否正常。若POWER指示燈不亮,可檢查供電線路和熔斷器。
    2.檢查PLC系統。啟動PLC查看“RUN”指示是否正常,有無報警發生。通常正在使用的PLC系統很難發生這種故障。
    3.I/O模塊的檢查。I/O模塊是CPU與外部控制對象溝通信息的通道,也是最容易損壞的部分,因此使維修的主要內容。
    (1)檢查I/O模塊供電電壓是否正常。(2)檢測輸入輸出端口的信號及對應端口指示燈顯示是否正常,指示燈不亮是固件故障,解決的辦法是進行固件維修。如果有冗余端口,可以通過編程重新定義I/O端口。若用儀表檢測不到輸入端口應有的信號,以及輸出端口有輸出信號,但是所控元器件或設備不工作,系外線故障。
    4.工作環境的檢查。主要影響的因素是溫度和濕度。
    5.固件的維修。當確認是PLC固件損壞,最好的辦法是更換新的備件。
    三、PLC故障分析實例
    1.洛陽晶潤鍍膜玻璃有限公司的磁控濺射鍍膜生產線是1993年從美國AIRCO公司引進的,系統采用的是AB公司的PLC?刂剖覂鹊亩嘣O點控制器出現了無法給3號靶材加電。
    故障分析及處理:(1)現場觀察多設點控制器(MSPC)自檢過程,沒有發現故障。靶材循環水開關、溫度保護開關、靶材和電源控制柜的門禁開關等顯示正常,說明加電條件已經滿足。(2)手動直接操作設備MSPC,通過1號參數菜單給3號靶材加電,能夠在10s內使功率到設定值,說明靶材、控制電源沒有故障。(3)通過微機控制PLC給MSPC加電命令,結果控制失敗。用數字萬用表測量MSPC的27號端子沒有24V DC。其信號有上級智能模塊I/O輸出,該模塊型號是1791-IOBX,128 POINT,對應輸出端子是“016T”,指示燈顯示正常,但檢測不到電壓。判斷是端口損壞,需要固件維修。(4)打開I/O模塊,內部有兩層電路板,上面一層是由以單片機為控制核心的電路板,下面一層是輸入輸出接口電路板,兩塊是針式插接。拆卸上面的電路板要特別小心,要防止靜電電壓。(5)檢查接口板,其輸出接口是由集成模塊NEC1523H控制,因無法查到集成電路資料,增加了維修難度,其模塊外形如圖1。根據電路特點,利用“黑箱原理”測量電路控制數據,推測原理圖并論證,得到模塊控制原理圖,如圖2所示,用該電路替換后使用正常。

    2.1995年晶潤公司引進的奧地利李賽克公司生產的全自動玻璃切割機,型號為GFB-37/26。其中PLC是德國SIGMATEK公司生產的,切割機出現微機排版后數據無法正常傳輸到PLC。
    故障分析及處理:(1)重新啟動玻璃切割機,觀察PLC自檢過程沒有報警發生,CPU單元上DI和D2兩個顯示窗口都顯示“00”,說明PLC系統正常。(2)黃色的“TxBus”指示燈和綠色的“RxBus”指示燈都顯示“亮”,說明PLC和控制面板ET805通信正常。(3)操作微機把數據傳給操作面板ET805,“S1”指示燈不閃亮,PLC無法執行切割。懷疑微機到ET805通信有故障。(4)斷電停機,清除微機內MODEM金手指上的氧化層,并且更換一條新的數據線,開機測試正常。(5)留守觀察,約40min以后故障依舊,于是考慮到洛陽7月份正是高溫天氣,懷疑是否和溫度有關,檢查空調機,運行正常。打開控制柜感覺氣流溫度較高,用手感覺冷風風道無風,檢查后系冷風風扇損壞,修復后故障排除。
    通過第(4)步故障處理,給人假象是故障排除,實際上是在斷電后控制柜溫度降低,使得PLC能夠正常上作,工作一段時間后,由于微機和各種繼電器、可控硅不斷積聚熱量,使得PLC過溫保護。    

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