PLC控制系统在整流系统的故障诊断 本文关键词：整流，控制系统，故障诊断，系统，PLC
PLC控制系统在整流系统的故障诊断 本文简介：摘要：PLC控制系统目前已广泛用于工业生产中，其可靠性可对工业生产的安全及效率产生直接影响。PLC控制系统的特征主要是功能较强、维护方便、程序设计较简单等，除此之外，还具有环境适应能力强、可靠性较高等优势，基于此，已广泛用于各控制领域。但在应用时将存在多种不确定因素，这些因素都可使PLC控制系统出现
PLC控制系统在整流系统的故障诊断 本文内容：
摘要：PLC控制系统目前已广泛用于工业生产中，其可靠性可对工业生产的安全及效率产生直接影响。PLC控制系统的特征主要是功能较强、维护方便、程序设计较简单等，除此之外，还具有环境适应能力强、可靠性较高等优势，基于此，已广泛用于各控制领域。但在应用时将存在多种不确定因素，这些因素都可使PLC控制系统出现异常，进而影响其发挥作用。为保证PLC控制系统的正常应用，本文将对PLC控制系统易出现的故障进行简单介绍，并对其予以相关措施处理。
关键词：问题处理；PLC控制系统；故障诊断
随社会经济发展，PLC技术已在多个行业广泛应用，尤其在工矿企业中，PLC技术因其自身抗干扰能力强、故障率较低、可靠性较高等优势占据着重要位置。但针对以PLC作为核心的PLC系统来说，整套系统的输入输出I/O单元、程序本身和外围部件均可能发生故障，进而使PLC控制系统异常，造成经济损失、环境污染，情况严重的话还会对工作人员的生命健康产生威胁[1]。为确保PLC系统正常运行，需定时对其予以处理措施。应熟练掌握在PLC控制系统中可能出现的故障诊断以及处理措施，确保控制系统稳定可靠，降低出现故障的次数和频率，提前预防可能出现的故障问题，提升系统正常运行时长。
1PLC控制系统常见故障和处理措施
第一，现场控制设备故障和处理。①传感器、仪表设备故障和处理。传感器、仪表设备故障一般出现在阀门、热电阻、物位计等设备中，上述设备在出现故障时通常表现为检测设备本身故障以及信号异常等[2]。在处理故障时应先按要求将设备安装好，确保设备正确安装，同时，还要使信号线屏蔽层单端能靠接地，并与动力电缆分开铺设。在这些设备故障中，最常见的是阀门故障，若出现阀杆折断或弯曲，应及时更换新阀杆或矫正阀杆；若出现阀体渗漏，应更换阀门或补焊修复；若出现填料泄露，应更换新调料或及时修补并将其压紧。对于其他仪表设备和传感器，也应以其实际情况为准进行安装、巡检和维修，只有严格按标准执行，才能避免故障发生。②电气设备故障和处理。电气设备故障通常发生在空气开关、大消耗量继电器和接触器、动力设备、电动执行机构等设备中，比如机械卡滞、负载过大而过流对空气开关及接触器产生冲击，进而导致发热变形，若情况较为严重，还可能出现烧坏马达、引发火灾等严重事故。与此同时，在整个系统中，螺栓螺母、线端子、接线盒等部分电子设备出现故障通常是因设备本身原因所致，但与设备的应用环境及安装工艺等也具有一定相关性，比如，连接螺钉和电线时，并不是压得越紧就越好，若是过紧，则会增加二次维修时拆卸的难度，进而使得连接件同与其相连的设备出现异常。由此可见，在连接螺钉和电线时，应以是否二次拆卸、设备实际情况等为准，严格按要求安装设备，从而降低发生常见故障的概率。第二，PLC主机系统故障和处理。①电源系统故障及处理措施。若电源系统在长久的工作及散热过程中，基本都会出现电流、电压波动冲击的情况。但一般情况下，电源模块的指示灯都会处于绿色、常亮状态，比如，若是指示灯（如“24VDC”、“5VDC”、“BATT”、“AC”等）其中的一盏出现闪烁或颜色发生变化时就提示次部分电源出现故障。BATT变色灯是指后备电源指示灯，此灯在正常运行时，灯光处于绿色状态，若变为黄色则代表电量低，应更换后备电池，按规定更换电池，通常是1-2年更换一次；若变为红色则代表发生故障，需将整个电池模板进行更换。AC是指PLC控制系统里的交流总电源，若此灯不亮则代表无工作电源，整个PLC系统都将停止运行，此时，应检查电源保险丝有无熔断，在更换熔丝时应选用规格相同的熔丝或相同电流的熔丝[4]。24VDC及5VDC灯未亮提示无响应直流电源输出，如果电源偏差>正常值的5%，此指示灯会闪烁不停，虽然PLC控制系统仍能继续运行，但最好停机检修。②通讯网络系统故障及处理措施。由于通讯网络系统极易受到外界环境的影响，由此可见，整个系统发生故障一般都是由外界干扰所致。PLC控制系统总线出现异常的原因是：目前PLC控制系统基本都属于插件结构，但应用时间较长，插拔模块将使PLC控制系统的部分接插件接口、底板和印刷版总线异常。除此之外，能对通讯网络系统产生影响的还有空气湿度、温度变化、PLC控制系统总线塑料老化、接触点氧化、印刷线路老化等。因此，为减少外界环境对通讯网络系统带来的影响，在诊断PLC控制系统出现的故障以及采取处理措施时需考虑外界因素的影响，如灰尘、紫外线、空气等。PLC控制设备可选用西门子公司，因其主储存器基本选用可擦写的ROM，中央处理器为高性能处理芯片，能明显降低通讯网络系统出现故障的概率[3]。由此可见，在购买通讯网络设备时，应对供货商的产品作出分析对比，选取性能良好的设备，以降低发生常见故障的风险。
2PLC控制系统在整流系统中的常见故障
第一，模块间通讯、外围线路故障。PLC控制系统通讯故障基本不会在系统正常运行后马上出现，基本采用MPI、Profibus-DP和以太网通讯。其中，以太网通讯主要在通讯距离较远的位置经光缆通讯，若发生故障，将发生在网络连接通路及网络接口中，其中，因长时间震动造成的网口松动、光线折断，夏季温度较高所造成的交换机故障等发生发生概率较高。在MPI和Profibus-DP网络通讯所出现的故障中，因通讯板卡、通讯线缆及DP接头导致的故障较为常见，因MPI、Profibus-DP网络通讯都是西门子两芯通讯屏蔽线缆、接头，需保证通讯线路阻抗值平稳，若出现上位计算机通讯板卡硬件故障、DP终端电阻开关未有效拨通、线缆存在破损、屏蔽接地、DP接头未可靠连接等故障时都会导致网络通讯发生故障[6]。上位计算机利用CP5611通讯模块通讯，在对MPI网络测试时易出现故障代码信息，如OX013b及OX013a，对于此问题，需积累丰富的调试经验[7]。通常情况下，PLC控制系统中最易出现故障的地方是外围线路，PLC控制器作为系统核心，出现故障的情况较少。系统的大多数问题主要在PLC外围接线线路，如变送器、传感器、各种按钮等，都将通过连接线路接入PLC的输出、输入模块，从而影响控制系统的正常运行，不利于系统恢复正常运行。第二，CPU模块、输入输出I/O模块故障。系统运行时，PLC控制系统缺少可靠接地及抗干扰屏蔽措施，在正常情况下经电源尖峰波动易发生强磁干扰，使电源模块、CPU模块受冲击，导致CPU模块故障，同时，若整流变所带负载变化较大，整流系统则会出现高频干扰信号[8]。CPU运行时，正常程序运行将终止，SF系统故障指示灯亮RUN指示灯熄灭。由于I/O模块故障长时间用于腐蚀性环境，控制盘震动发生元器件老化、短路或灰尘累积导致模块内电路板异常，输出控制点不能提供正常控制信号或输入点无法可靠接收外部输入信号，进而导致I/O模块故障。第三，电源模板、程序故障。在PLC控制系统中发生的电源故障比较容易发现且较易处理。如果CPU指示灯存在异常，整套系统不能正常运行时，应该检查电源模板，查看是否存在电源模块故障。设备厂家在系统调试时，会按控制逻辑和现实物理量的输入及输出关系时序来进行过程调试及编写程序。在试运行时，一般会进行正常生产过程检验，保证控制系统安全可靠[5]。如果系统可以运行，PLC程序在一般条件下不存在自我修改及改变的可能，在维护此部分的过程中，要对调试完毕后的最终PLC程序进行保存、备份，以便在CPU替换后及CPU模块受损后进行程序下载。程序故障和电源模块都是系统所发生的故障中概率较小的一部分，但也不可忽视其所引发的结果，在排查故障的过程中仍要按故障现象，将其原因进行仔细分析，明确故障位置并采取相关处理措施。
3对于PLC控制系统在整流系统中常见故障的处理措施
第一，定时检查。①外部电环境干扰是出现系统故障的主要原因，因此，应定时测量、分析电环境，排除干扰源，定时检查控制系统的抗干扰、可靠接地措施，严禁高频干扰设备放在PLC控制系统周围。②定期清理灰尘，保证配电盘空气环流洁净，清理各模块积攒的灰尘，保证模块良好散热，特别是在环境温度较高时，延长PLC可编程控制器中元器件的使用时间。第二，检查输入输出I/O模块、CPU模块、电源模块。确保在插槽内，避免因电连接不可靠损害模块电气器件。第三，检查外围连接线路、系统输入电源。确保电源保护线路系统电压、电源稳定，检查端子点不存在非可靠连接、短路连接，控制系统配电盘外部引线端子连接的可靠、外围所连的传感器、各类按钮、执行器的可靠稳定。第四，保证通信线路稳定可靠连接。检查测试通讯端口、板卡及线路，以免发生线路折断、端口连接松动、通讯板卡等故障，及时纠正不可靠连接点。综上所述，PLC控制系统的故障分析及问题处理是确保系统正常运行的根本，在实际工作中，需全面考虑可能对PLC控制系统造成影响的不良因素，定期检查维护，保证PLC控制系统正常运行，确保可编程控制系统的正常使用，提升系统无故障运行时长。
参考文献：
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[4]寇舒，王尔明.基于PLC的锅炉过热器水管半周堆焊自动控制系统[J].焊接，2017，56（10）：46-49，81.
[5]裴亮，李晔，冯耀宁，等.基于PLC的喷杆喷雾机变量喷雾自动控制系统设计[J].农机化研究，2018，40（4）：129-132.
[6]刘巧，王磊.基于小型PLC的智能棉花采摘控制系统设计[J].现代电子技术，2018，41（14）：37-40.
[7]高艳，高飞.基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统设计及应用[J].科技通报，2017，33（9）：105-108.
[8]陈曦，胡亚乔，柴晨晨.基于PLC控制的血型卡自动灌液系统的设计与实现[J].包装工程，2017，38（5）：132-135.
作者：周海波 单位：长江工程职业技术学院
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