PLC可編程控制器的簡介

PLC的英文全稱為Programmable Logic Controller，也就是可編程序控制器。它是一種將計算機技術(shù)與繼電器技術(shù)結(jié)合起來的現(xiàn)代化自動控制裝置，1969年，美國數(shù)字化設(shè)備公司研制出第一臺可編程控制器(PDP一14)，在通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用后，效果顯著；1971年，日本研制出第一臺可編程控制器；1973年，德國研制出第一臺可編程控制器；而在我國于1974年研制可編程控制器：在1977年我國在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域推廣PLC,它廣泛應(yīng)用于機床、建筑、化工、農(nóng)機等行業(yè)中，而我從事的行業(yè)，是應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)行業(yè)?，F(xiàn)在流行的PLC品牌有三菱，西門子，羅克韋爾，歐姆龍，臺達(dá)等。
PLC的結(jié)構(gòu)與特點
PLC的結(jié)構(gòu)可以分為外觀和內(nèi)部兩個方面。以典型的西門子S7-200為例，其外部主要有電源輸入口、I/O口，PLC狀態(tài)指示燈、輸入輸出指示燈、傳感器輸出接口、檢修口等構(gòu)成；內(nèi)部結(jié)構(gòu)有CPU電路板、輸入輸出接口電路板、電源電路板，其中CPU電路板是核心，主要完成運算、存儲和控制功能，一般情況下由微處理器芯片和存儲器芯片等構(gòu)成。
PLC具有一些特點：(1)運行速度快，通過微處理器的使用運行速度得到很大提高；(2)安裝方便，PLC一般體積較小不需要專門的機房，也不需要采取嚴(yán)格的屏蔽措施；(3)編程簡單，除了可以用命令語句還可以用梯形圖進(jìn)行編程，相對簡單易學(xué)易用；(4)組態(tài)靈活，PLC采用積木結(jié)構(gòu)，利用不同模塊可以組合到一起來實現(xiàn)不同的控制需求；(5)可靠性高，PLC性能比較穩(wěn)定可靠，現(xiàn)在的PLC具有自診斷能力，提高了系統(tǒng)的可靠性。
工作中PLC的應(yīng)用
PLC在應(yīng)用上實現(xiàn)了開關(guān)量的控制，模擬量的閉環(huán)控制，數(shù)字量的智能控制，還能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。實際工作中所使用的PLC是西門子的S7系列，主要對醫(yī)藥生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)自動化控制功能，比如控通過觸摸屏的操作對PLC實現(xiàn)輸入信息，控制柜中的PLC處理信息后按程序?qū)﹂y門、泵等執(zhí)行元件進(jìn)行控制，所有狀態(tài)信息與報警信息通過WinCC系統(tǒng)在上位機上顯示信息，因為觸摸屏和上位機上能夠顯示報警的具體信息，工作中方便了檢修工作，提高了維修效率。當(dāng)然，PLC的程序是需要根據(jù)實際具體的生產(chǎn)工藝進(jìn)行編制。
PLC的日常維護(hù)
1 供電電源的檢查
供電電源的質(zhì)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(wěn)壓電源。對于使用多年的PLC系統(tǒng)，若常出現(xiàn)程序執(zhí)行錯誤，首先應(yīng)考慮電壓模塊供電質(zhì)量。

2 運行環(huán)境的檢查
(1)PLC運行環(huán)境溫度在0～60℃。溫度過高將使得PLC內(nèi)部元件性能惡化和故障增加，尤其是CPU會因“電子遷移”現(xiàn)象的加速而降低PLC的壽命。溫度偏低，模擬回路的安全系數(shù)也會變小，超低溫時可能引起控制系統(tǒng)動作不正常。解決的辦法是在控制柜安裝合適的軸流風(fēng)扇或者加裝空調(diào)，并注意經(jīng)常檢查。
(2)環(huán)境相對濕度在5%～95％之間。在濕度較大的環(huán)境中，水分容易通過模塊上的IC的金屬表面的缺陷侵入內(nèi)部，引起內(nèi)部元件性能的惡化，使內(nèi)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(huán)境下，MOS集成電路會因靜電而引起擊穿。
(3)要定期吹掃內(nèi)部灰塵，以保證風(fēng)道的暢通和元件的絕緣。PLC的電控柜盡量使用密封式結(jié)構(gòu)，并且電控柜的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口加裝過濾器，可阻擋絕大部分灰塵的進(jìn)入，平日里電控柜要關(guān)緊。

3 檢查PLC的安裝狀態(tài)
平時巡檢時檢查各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
平時的維護(hù)中檢查PLC程序存儲器的電池是否需要更換，需要更換的及時進(jìn)行更換。

關(guān)于PLC的故障分析與排除
1 根據(jù)上位機報警信息找故障
PLC控制系統(tǒng)具有自診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時可以立即發(fā)出報警信息，可以準(zhǔn)確、快速地查找原因并確定故障部位，這個方法是維修中基本的方法和手段，明確故障部位后進(jìn)行排除。
2 根據(jù)動作順序診斷故障
對于自動控制，其動作是按照一定的順序進(jìn)行的，通過觀察系統(tǒng)的運動過程，對故障和正常時的情況做以比較，發(fā)現(xiàn)可疑點，診斷出故障原因，比如說，水泵在相應(yīng)閥門正常開啟后才能啟動，如果管路不同水泵是不能開啟的，如果水泵不啟動可以檢查相應(yīng)的閥門是否打開，是否工作正常。
3 根據(jù)PLC輸入輸出狀態(tài)指示燈診斷
PLC控制系統(tǒng)中，輸入輸出信號是通過I/O模塊實現(xiàn)的，一些故障可以通過I/O接口通道上反映出來，PLC的輸入輸出接口旁都有狀態(tài)指示燈，如果是接口線松動，接觸不良，可以用旋具擰緊線接口，然后看對應(yīng)故障是否恢復(fù)正常；還可以查看相應(yīng)的電氣控制圖，看執(zhí)行元件對應(yīng)的狀態(tài)指示燈是否亮，執(zhí)行元件是否啟動，來排查故障，這里也需要對設(shè)備的操作過程和生產(chǎn)工藝比較了解，也需要看懂輸入輸出符號對應(yīng)的哪個傳感器或者執(zhí)行件，比如閥門、水泵等。比如有臺設(shè)備無法啟動，檢查PLC的輸出狀態(tài)指示燈都沒有亮，懷疑是中間程序問題，后來發(fā)現(xiàn)問題是程序時間鎖的緣故，解決后設(shè)備可以正常啟動；出現(xiàn)過指示燈不亮，而對應(yīng)的電磁閥、接觸器有動作，可能是此輸出點因過載或者短路燒牢，這時應(yīng)該把輸出點外線拆下來，再用萬用表電阻檔去測量輸出點與公共端的電阻，電阻小說明觸點已壞，若電阻無窮大說明觸點是好的，對應(yīng)的指示燈已壞，對其處理使其恢復(fù)正常。
4 程序邏輯推斷
對于較低端的PLC其梯形圖指令大同小異，西門子輸入用I0.0，I0.1...表示,輸出用Q0.0，Q0.1...表示，而三菱輸入用X0.0，X0.1...表示，輸出用Y0.0，Y0.1...表示；對于中高端的PLC，比如西門子的S7-300/400，S7-1200，許多程序用語言表編的。使用的梯形圖需要有中文符號注解，否則閱讀性差，看梯形圖前要了解設(shè)備工藝和操作規(guī)程，看起來才能容易理解。如果進(jìn)行電氣故障分析，一般應(yīng)用反查法或者反推法，根據(jù)輸入輸出對應(yīng)表，從故障點找到對應(yīng)的輸出繼電器，開始反查其動作的邏輯關(guān)系，查到一處問題，故障通?；镜玫浇鉀Q，一般設(shè)備同時有兩處以上的故障并不多見的。
5 外部原因?qū)е碌墓收?br /> 由于外部的原因也能導(dǎo)致PLC損壞，比如一只工作電源為220V的接近開關(guān)，輸入PLC信號觸點兩根引線與接近開關(guān)電源線共用一根四芯電纜，一次接近開關(guān)損壞在更換時錯將電源零線與PLC公共線調(diào)錯了，導(dǎo)致燒壞PLC的輸入點；一次系統(tǒng)電源變壓器零線排線因腐蝕而中斷，導(dǎo)致接入電源從220V升到380V。燒壞了PLC的電源模塊，整改時可以增加380V/220V的隔離控制變壓器；西門子的S7-200系列PLC，其輸出公共端標(biāo)1L、2L等，工作電腦為AC L1 N表示，24V電源為L+M表示，經(jīng)驗不足的人員容易弄錯，錯將L+M當(dāng)作220V電源端子送點瞬間就將燒壞PLC的24V電源。所以平時PLC接線時，要注意這些問題，避免由于外部原因造成故障。
總之，PLC、CPU等硬件損壞或者軟件運行出錯概率較小，PLC若不是強電入侵所致輸入點幾乎不會損壞，若外圍負(fù)載沒有短路或是設(shè)計合理，輸出繼電器常開點觸點壽命也很長。因此根據(jù)長期實際經(jīng)驗查找故障點，重點要放在PLC外圍電氣元件上，對于快速維修好設(shè)備，恢復(fù)運行很重要。平時盡量把PLC出現(xiàn)的故障做相關(guān)記錄，做統(tǒng)計，分析容易出現(xiàn)的問題，也有利于平時的維護(hù)檢修工作。
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