1、浅谈 PLC 维护与修理摘 要PLC 在工业自动化控制领域中具有不可或缺的地位，详细介绍 PLC 在工业控制中影响 PLC 运行的主要因素。与此同时介绍了 PLC 的干扰因素，对 PLC 应用中的问题进行了广泛地分析，并且体现了 PLC 的稳定可靠性、安全性、可扩展型、可维护性的优点，对于提升整体工业技术自动化科技水平和竞争力有着十分重要的意义。 关键词PLC、可编程序控制、工业自动化 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0140-02 1.工厂中影响 PLC 的主要因素： 工厂中影响 PLC 的主要因素一般归结为温度、湿度、震动、空气、电源干
2、扰等方面。接下来了解一下 PLC 的系统维护方面具体应该注意以下 5 个方面： 温度：PLC 要求环境温度在 055 摄氏度，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大； 湿度：为了保证 PLC 的绝缘性能，空气的相对湿度应小于 75%无凝露；震动：应使 PLC 远离强烈的震动源，防止振动频率为 1055Hz 的频繁或连续振动，当使用环境不可避免震动时必须采取减震措施； 空气：避免有腐蚀和易燃的气体，例如二氧化硫气体。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将 PLC 安装在封闭性较好的控制柜中并置于通风环境； 电源：PLC 对于电源线带来的干扰具有一定的影响。在可靠性要求
3、很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般 PLC 都有直流 24V 输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使 PLC 接收到错误信息。 2.控制系统中干扰及其来源 现场电磁干扰是 PLC 控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法，因此必须知道现场干扰的源头。 （1）干扰源及一般分类影响 PLC 控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电
4、流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统 I/O 模件损坏率较高的主要原因） ，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 （2）PLC 系统中干扰的主要来源及途径 强电干扰：PLC 系统的正常供电电源均由电网供电
5、。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。 柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对 PLC 造成一定程度的干扰。 来自信号线引入的干扰：与 PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会
6、引起 I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。 来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使 PLC 系统将无法正常工作。 3.主要抗干扰措施 （1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为 1：1 的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接 LC 滤波电路。 （2）安装与布线、动力线、控制线以及 PLC 的电源线和 I/O 线应分别配线，隔离变压器与 PLC 和 I/O 之间应
7、采用双胶线连接。将 PLC 的 IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。 （3）PLC 应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内 PLC 应远离动力线（二者之间距离应大于 200mm） 。与 PLC 装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联 RC 消弧电路。 （4）PLC 的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏
8、蔽层电阻的 1/10。 （5）交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 （6）I/O 端的接线： 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于 PLC 的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继
9、电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC 的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。 4.正确选择接地点，完善接地系统 良好的接地是保证 PLC 可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是 PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分
10、布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端 A、B 都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响 PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响 PLC 的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分
11、布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。安全接地或电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。接地电阻值不得大于 4，一般需将 PLC 设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。 5.对变频器干扰的抑制 当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用 PLC和变频器相配合使用，变频器和 PLC 进行配合时所需注意的事项。开关指令信号的输入：在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。在设计变频器的输入
12、信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用 PLC 电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到 PLC。对 PLC 本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线。 6.PLC 的优越性 （1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 （2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言
13、，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 （3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 7.PLC 维修 大多数 PLC 都具有自诊断功能，PLC 维修的技巧在于，当 PLC 异常时应该充分利用其自诊断功能以分析故障原因。比如 PLC 发生异常时，首先检查电源电压、PLC 及 I/O 端子的螺丝和接插件是否松动，以及有无其他故障存在。然后再根据 PLC 基本单元上设置的各种 LED 的指示灯状况，以检查 PLC 自身和外部有无异常 （1）电源指示（POWERLED 指示） 当向 PLC 基本单元供电时
14、，基本单元表面上设置的POWERLED 指示灯会亮。如果电源合上但POWERLED 指示灯不亮，请确认电源接线。另外，若同一电源有驱动传感器等时，请确认有无负载短路或过电流。若不是上述原因，则可能是 PLC 内混入导电性异物或其它异常情况，使基本单元内的保险丝熔断，此时可通过更换保险丝来解决。 （2）出错指示（EPRORLED 闪烁） 当程序语法错误，如忘记设置定时器或计数器的常数等，或有异常噪音、导电性异物混入等原因而引起程序内存的内容变化时，EPRORLED 会闪烁，PLC 处于 STOP 状态，同时输出全部变为 OFF。在这种情况下，应检查程序是否有错，查看有无导电性异物混入和高强度噪音
15、源。 （3）出错指示（EPRORLED 灯亮） 检查过程如果出现EPRORLED 灯亮闪烁的变化，请进行程序检查。如果EPRORLED 依然一直保持灯亮状态时，请确认一下程序运算周期是否过长，监视 D8012 可知最大扫描时间。 （4）检查输入指示 不管输入单元的 LED 灯亮还是灭，请检查输入信号开关是否确实在ON 或 OFF 状态。当输入开关与 LED 灯亮用电阻并联时，即使输入开关OFF 但并联电路仍导通，仍可对 PLC 进行输入。如果使用光传感器等输入设备，由于发光/受光部位粘有污垢等，引起灵敏度变化，有可能不能完全进入“ON”状态。在比 PLC 运算周期短的时间内，不能接收到 ON 和OFF 的输入。当在输入端子上外加不同的电压时，会损坏输入回路。 （5）检查输出指示 输出单元的 LED 灯无论亮还是灭，如果负载不能进行 ON 或 OFF 时，主要是由于过载、负载短路或容量性负载的冲击电流等，引起继电器输出接点粘合，或接点接触面不好导致接触不良。 参考文献 1 现代电气控制及 PLC 应用技术（第 3 版）王永华编著，北京航空航天大学. 2 PLC 与变频器，施利春，李伟编著，机械工业出版社. 3 PLC 应用及维修技术，张万忠，孙远强，马常霞编，化学工业出版社.
