PLC系统故障诊断与排除剖析课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,16,章,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,1,第16章 PLC系统故障诊断与排除,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。,2,PLC的控制系统中的故障分布情况是：CPU,图,16.1,故障总体检修流程图,3,图16.1 故障总体检修流程图 3,图,16.2,故障检查步骤框图,4,图16.2 故障检查步骤框图 4,16.1,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。,故障现象,故障分类及原因,停机,CPU,异常报警而停机，存储器异常报警而停机，输入输出异常报警而停机，扩展单元异常报警而停机,程序不执行,全部程序不执行，部分程序不执行，计数器等误动作,程序内容变化,长时间停电引起变化，电源,ON/OFF,操作引起变化，运行中发生变化,输入,/,输出不动作,输入信号没有读入,CPU,，,CPU,没有发出输出信号,写入器不能操作,没有按下特定键或操作不当，完全不动作,扩展单元不动作,只有特定的输入,/,输出不动作，全部不动作,PROM,不能运转,没有接通,PROM,，,出现错误,表,16.1,PLC,故障现象的分类及故障原因,5,16.1 PLC常见故障种类及诊断方法故障现象,16.1.2,故障诊断要点,1,CPU,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。,6,16.1.2 故障诊断要点6,4,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，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。,7,4不执行程序7,5,部分程序不执行,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。,8,5部分程序不执行8,7,PROM,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。,9,7PROM不能运转9,16.1.3,PLC,常见故障及诊断方法,1,PLC,故障类型的判断,一般,PLC,的基本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,10,16.1.3 PLC常见故障及诊断方法图16.3,2,PLC,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。,11,2PLC故障诊断流程图11,图,16.4,PLC,故障检查总流程图,12,图16.4 PLC故障检查总流程图 12,图,16.5,电源故障检查流程图,13,图16.5 电源故障检查流程图 13,图,16.6,运行故障检查流程图,14,图16.6 运行故障检查流程图 14,图,16.7,输入故障检查流程图,15,图16.7 输入故障检查流程图 15,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。,16,图16.8 输出故障检查流程图 16.1.4 锂,16.2,PLC,的硬件故障诊断与排除,16.2.1 系统硬件故障诊断与排除,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,。,1,PLC,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,。,17,16.2 PLC的硬件故障诊断与排除 17,故障部位,故障现象,故,障,原,因,备注,CPU,单元,误运算,噪声干扰，电源电压剧烈变化，,CPU,故障,主要表现在,输出,ON/OFF,运算滞后,CPU,故障，存储器故障，程序语法错误，语句过长，噪声引起的,CPU,误动作,存储器,单,元,程序消失,IC-RAM,性能不良，,IC-RAM,插座接触不良，电池电压降低，电池接触不良，写入错误,部分程序变化,噪声干扰引起,CPU,误动作，噪声干扰引起外部设备误动作，存储器不良故障，外部设备无操作，电源异常引起,CPU,误动作,电源单元,过电流造成熔丝熔断或产生过电压,CPU、,I/O,单元内部器件故障，产生过电流。金属屑落入，引起短路。电源单元内的稳压控制电路故障,输入单元,输入的,ON,或,OFF,状态保持不变,输入单元的器件故障,外部输入信号线断线、短路,轻轻敲击,PLC,，,故障有再现性时可判断为接触不良所致,输入信号全部不能读入,输入单元的连接器接触不良。输入电源故障或断线。,CPU,的输入器件不良。扩展单元、扩展机架的连接电缆故障或断线。,COM,端子上外部接线脱落,输入信号不稳定,印刷电路板焊接不良，输入单元的器件故障，连接器、电缆接触不良，输入信号设备的输出配线故障,表16.2,PLC,硬件故障诊断表,18,故障部位故障现象故 障 原 因备注CPU单元误运算噪声,故障部位,故障现象,故,障,原,因,备注,输出单元,特定的输出部分无,输出,继电器输出接点的接触不良，晶体管、双向晶闸管输出截止时产生故障，因负载侧产生的渗漏、噪声容易引起过电压。负载的过电流、短路引起；反复的冲击电流会导致熔丝疲劳。印刷电路板上线路断裂。输出寄存器或逻辑电路的器件故障。输出侧配线断线、脱线,特定输出一直保持,ON,状态,继电器输出接点熔焊；晶体管、双向晶闸管不能截止。,输出寄存器或逻辑电路的器件故障,全部无输出,CPU,单元上的输出器件故障。扩展电缆、机架故障。,输出单元连接器接触不良。输出电源故障、断线，,COM,端子上的配线断线、脱落,机架部分,全部输出都不动作或特定的扩展机架、单元不动作,扩展电缆、连接器接触不良或短路。印刷电路板接触不良、短路。机架或单元用设定开关接触不良、设定错误。,CPU,故障。扩展侧的电源故障,续表,19,故障部位故障现象故 障 原 因备注输出单元继电器输出,2,PLC,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，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。,20,2PLC故障诊断的基本方法20,（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，而是外部原因所致，如噪声干扰、电源异常等等。,21,（1）发生异常时的识别。发生故障时，为了迅速查出故障原,（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。,（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