西门子S120连接电缆6SL3060-4AD00-0AA0
在分析plc过程控制故障特点的基础上，介绍四种PLC故障分析与排除的方法，并列举两实例说明故障分析与排除的过程。
PLC故障特点
PLC控制系统故障是指其失去了规定功能，一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。
大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。硬件故障多于软件故障，大多是由外部信号不满足或执行元件故障引起，而不是PLC系统的问题。
PLC故障分析及排除方法
为了便于故障的及时解决，要区分故障是全局性还是局部性的，如上位机显示多处控制元件工作不正常，提示很多报警信息，这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分。如果是局部性故障可从以下几方面进行分析。
1．根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能，当系统发生故障时立即给出报警信息，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，具有事半功倍的效果，是维修人员排除故障的基本手段和方法。
2．根据动作顺序诊断故障。对于自动控制，其动作都是按照一定的顺序来完成的，通过观察系统的运动过程，比较故障和正常时的情况，即可发现疑点，诊断出故障原因。如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启，如果管路不通水泵是不能启动的。
3．根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中，输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的，一些故障会在PLC的1/0接口通道上反映出来，这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障，可不必查看程序和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态，即可找出故障原因。要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。
4．通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因；有些在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因；还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障可根据程序通过PLC的状态显示信息，监视相关输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。如某水泵不工作，检查发现对应的PLC输出端口为0，于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制，水温不够PLC就没有输出，把水温升高后故障排除。
当然，上述方法只是给出了故障解决的切人点，产生故障的原因很多，单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的，需要多种方法结合，配合电路、机械等部分综合分析。
典型故障分析实例
实例1：故障现象是供热系统正常运行过程中，突然警报声响，上位机监控界面提示“MCC故障”。
根据上位机的报警信息，MCC表示电机控制盘。结合电路图，发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点，开关合上后，触点闭合，任何一个触点断开，都会提示“MCC故障”，分析是电机控制部分出现了问题。为了确定具体是哪个电机出现了问题，先从配电室进行查找，每个电气柜的外面都有黄色指示灯，从电路图发现，指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的，任何一个触点接通后，都会使该灯亮。据此找到黄色指示灯亮的电气柜，打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸，合上运行又立即跳闸，判断是电机过载或有短路现象。现场用摇表检测电机线圈正常，手摇电机旋转，听到有机械摩擦的声音，打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落，造成电流过大，导致跳闸，把螺母紧固后故障排除。
实例2：故障现象是供热系统的流量调节阀能正常打开，无论手动和自动均无问题，但关闭后一直红绿闪烁，导致出现报警，但并未对生产造成影响。
通过上位机监控和现场观察，发现该阀门能够正常打开和关闭，可以排除机械问题。通过分析电路发现，与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接，可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高，检查较困难，不便检查限位开关。经过仔细观察PLC的I/O接口状态，发现阀门打开后接口指示灯亮，关闭后指示灯灭，即正好与阀门的开关状态相对应。为此得出结论，问题出在阀门的反馈开关上，该阀门是个调节阀，应该反馈阀门的关闭信号，即关闭后应该反馈+24V信号，打开后反馈OV，而现场发现反馈线接到了常开触点上，导致阀门关闭后没有信号反馈，屏幕显示红绿闪烁。由于PLC程序只用到阀门的关闭信号，阀门打开后程序并不认为反馈出错，阀门打开显示是正常的，把反馈线接到常闭触点上后故障排除
| plc图解法编程是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 1、 梯形图法 梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成 PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是*方便的一种编程方法。 2、 逻辑流程图法 逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。 3、时序流程图法 时序流程图法使画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，*后把程序框图写成PLC程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 4、步进顺控法 步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少PLC生产厂家在自己的PLC中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 |
plc也称为可编程序控制器，是隶属于自动化控制中电气控制中*重要的一部分，现在广泛应用于纺织、冶金、汽车生产、食品饮料、电子制造、化工、电厂、造纸、石油开采及机械设计、国防等领域，本人自2002年接触和初学PLC以来，一直应用PLC进行开发设计和技术革新各种自动化设备，2008下半年后，致力于把自己的学习经验、实践经验与PLC教学相结合，希望培养出更多的plc编程的高技能人才。有些人想学习PLC,不知道学完后对自己有什么好处，我以为，学好PLC对生活和你的知识架构有以下帮助。
一、可以提高电脑水平。学习PLC编程，要学会各种PLC、触摸屏软件安装和卸载，打字当然也是必不可少的要求，软件中的菜单的应用相当于把电脑的基础知识好好的学习了一番，一些人用电脑只会用鼠标点击，久而久之，这其实还是电脑盲，而学好PLC编程，键盘鼠标都要配合使用。在电脑硬件方面，电脑配置要求，串口以及外置接口在学习中自然学好了。
二、自然也学好了英语。PLC软件里面的指令LD(load),OR，ANB(andblock)、SET、DMOV（double move)以及英文帮助文件和英文手册让你不得不把这些单词和专业英语记住记牢。
三、等于使你的计算机语言和单片机编程语言知识入了门。PLC的助记符（指令表）.ST**编程语言和触摸屏的宏指令、D脚本其实就是计算机C语言、单片机汇编语言的雏形，很多指令代码的作用和效果都是一样的，PLC编程里面用到的二进制、八进制、十进制、十六进制和位元件、字元件，数组、字节，16位二进制有符号整数，16位二进制无符号整数，32位浮点数等等这是计算机语言****完全一样。
四、学会电工知识、电子技术。初学PLC编程的人员很大一部分都没有电工基础，不懂电子技术，但慢慢学习和应用之后，也学会了电路中的自锁、互锁，自保持，电子技术的与门，或门非门和PWM电路以及PLC输入电路中的源型漏型等等。
五、提高逻辑思维能力。编写一个完成、系统机械设备工程的电气程序，必须要做到对设备动作和工艺心中有数，为完成设备功能，先选择相关的电气材料及相关的元器件型号，画出电路图，接线安装，进行初步调试，程序编写、完善，设备的性能目的达到之后，要进行操作说明书编写，资料整理归档等等，在程序编写中应用到的各个变量之间的逻辑关系是否合理，有无矛盾，这都能提供编程学习者的逻辑思维能力。
六、触类旁通，机械、气动、液压、各种产品的生产工艺久而久之也会由陌生变熟悉，甚至精通。在和设备打交道中，少不了和这些接触，什么分割器，机械手，电缸，电磁阀、比例阀，变送器，液压传动等等以及设备的工艺流程、所保证的技术参数这些都必须要弄以明白，做到心中有数。
七、锻炼了自学能力。经常遇到学员或者想学习PLC编程的人员说，“我要学习欧姆龙plc编程”，“我要学习台达PLC编程”，“我要学校松下PLC编程”、“我要学习伺服"等等，我一听就知道他们对编程还不明白或者是还没有深入到课程内容中去，以大多数成功学好编程人士为例，他们大多都是初学以三菱或者西门子、欧姆龙系列的一种plc开始，把一种类型的PLC原理弄明白了之后，其他类型的PLC也是基本上大同小异而异，这完全就等于学开车一样的，学会了一种汽车，其他汽车琢磨琢磨也会开。对于伺服，很多人把它理解为*有技术含量的新型工控设备，其实伺服只是比变频器稍微复杂一点，功能基本一样，就是控制精度比步进电机和变频器更高的一种执行机构。我们学习它，无非就是和变频器一样调整伺服的参数和接接线路而已，比学好PLC编程简单多了。真正要学好编程，除了要有好的有经验的老师把相关知识怎样通俗易懂，深入浅出把学生教明白，更需要学生多动手，多操练巩固学习内容，还需要学员加强自学能力。如何把学习的内容灵活应用到实践和工作中，这就需要自己慢慢领悟。
1、编程需要坚强的毅力和足够的耐心 人各有所长。有些人把编程看作一项冗长而枯燥的工作；有些人把编程看作一项趣味的智力游戏。如果你是前者，强烈建议你远离这份工作。毕竟编程工作是对人的毅力和耐心的挑战。我所在实验室中，很多学生看到我编程序就会惊讶于我面对这一堆堆符号所表现出的专注。其实，这是兴趣使然。兴趣使我具备了足够的毅力和耐心。经过无数次失败后，当看到一个个符号按我的思路整齐的排列，plc按我的要求有条不紊的运行时，兴趣得到了极大的满足，如同打通了一个游戏的关口。我告诉这些学生：你们看到的是一堆枯燥怪异的符号，我看到的却是一群热情奔放的舞者，而我则是她们的导演。 2、编程需要敢于实践的信心 我曾经教过一个学生学AutoCAD，我对她的唯一要求就是实践。我告诉她：你随便怎么操作，大不了一张图重画；*坏的结果是系统崩溃，没关系，系统重做，再来；只要电脑没被砸了，怎么都行。两年后，我再看到她做的CAD图纸，也自叹不如。 同样道理，只有不断地在PLC上运行这些指令，观察运行的结果，才能弄清PLC指令的作用。很多初学者对PLC一脸的迷茫，往往是出于一种畏惧，担心损坏设备。而这些畏惧是没有任何道理的。仔细的阅读手册是非常重要的，仅靠读书是成不了一个工程师的。更何况手册上的内容并非面面俱到。我在接触到那些不熟悉的指令时，喜欢单独编一个小程序，让PLC运行。逐个修改条件，观察运行的结果（MicroWin为用户提供了非常好的监控手段），反过来再重新理解手册的描述，这样就可以非常直观的理解这些指令的作用和使用方法。不必担心自己写的程序会有什么问题，会影响PLC的正常工作。程序有没有问题，只有让PLC运行了才能发现。而发现问题并解决问题就是对自己能力的提高。撇开硬件操作不谈，单就软件来说，我还真没有遇到过由于软件问题而损坏PLC的事。在这里不必担心继电器电路接错线可能造成的后果。大胆的实践是plc编程的必由之路。 当然，大胆实践并不是野蛮操作，而是必须遵循必要的规范。还有一个要注意的，在程序未经可靠性证实之前，千万不要挂接负载，以免造成不必要的损失。数字量的输出有LED显示；而模拟量处理可以采用一些硬件或软件模拟手段来解决。 3、编程需要有缜密的逻辑思维 编程本身就是一种逻辑思维过程。在**语言中，使用*多的是ifthenelse、select这些条件判别语句，这就是逻辑中的因果关系。PLC程序就是由这些因果关系组成的：判别条件是否成立，进而决定执行相应的指令。*初的PLC是用来替代继电器逻辑电路的，继承了继电器电路以触点作为触发条件的描述方式。在PLC中，以虚拟触点代替了继电器的金属触点，而继电器电路所表达的逻辑关系还是被完整的保留下来。引入了继电器电路难以胜任的数值处理过程，PLC从根本上还是在执行一个个因果关系。理顺对象的各个事件之间的逻辑关系，是编程之前必须精心做好的准备工作。我在接到一项任务后，第一件事就是整理出一份逻辑关系图，与用户反复商讨，取得用户的认可，才真正进入程序的编写过程。 4、不可或缺的相关知识 PLC的程序是直接作用于对象的具体工艺过程，那么对对象具体工艺过程的理解是非常重要的的。我在与用户的交流过程中，会用我所掌握的UnitOperation的知识分析用户的工艺过程，协助用户整理过程控制中的各个逻辑关系，甚至包括各种仪表、硬件的配置。这得益于我原本所学的专业。当然，不能要求所有搞PLC程序的工程师都有我这样的经历。有两门知识却是不可或缺的：一是过程仪表的硬件知识，包括传感器、变送器（二次仪表）和PLC本身，这是构建控制系统的基础；二是过程控制理论，包括各种控制模型的原理和应用，其中*重要的是二位调节和PID调节模型。PID调节是目前用得*广泛的过程控制手段，且变化多端。学习PID**的方法就是读书。几乎所有讲解过程控制的书籍都有关于PID的内容，多读基本相关的书籍对理解PID是很有益处的。我发现不少网友在进入PLC领域时，缺乏这些相关知识。这并不可怕；可怕的是当事者不能静下心来弥补知识的缺陷。我们不要怪罪学校没有教授这些内容，而是要注重自己如何去学习这些知识。工作中遇到的许多问题是学校里没讲过的，这不能成为我们拒绝工作的理由，而应该以积极的态度去应对这些问题。我的体会是，为了解决工作中的问题而学习的知识，比课堂上学的东西更容易记住。 5、养成良好的编程习惯 每个人编程都会有不同的习惯和特点，不能强求一致。一些好的习惯还是应该为大多数人所遵循。一是理顺逻辑关系、时序关系，编制程序框图；二是合理分配主程序、子程序和中断程序；三是合理分配寄存器，编制寄存器符号表。 PLC编程更接近于单片机，或者说PLC就是模块化的单片机。PLC的很多操作都是直接针对寄存器的，如果在程序中出现不合理的寄存器地址重叠，一定会出现不可预想的后果。编制寄存器符号表不仅可以避免上述问题（MicroWin会有问题提示），可以使程序具备更好的可读性。这和VB中定义变量有异曲同工之处。 VB编程中关注的是事件，不强调主程序和子程序的观念，因为VB主程序的工作是由PC的操作系统完成的。PLC则不然。PLC程序是以主程序为主干的，CPU不断的循环执行主程序，只有触发条件成立时才会调用子程序或中断程序。即子程序和中断程序所执行的任务不是全时需要的。如果把这些任务都放在主程序中会无端增加主程序的工作量，降低程序的效率。这点和单片机的编程思路是一致的。子程序的使用可以使整个程序的逻辑更清晰。子程序可以分开编写、调试，*后“安装”到主程序上。这样你可以一个一个解决问题。 PLC编程，无论是LAD，抑或STL，都不如VB那么直观、有趣，更不如CAD那么形象。但比单片机的汇编语言的可视性强多了。对于初学者，LAD（梯形图）的编程相对直观，更容易上手。 *后，PLC提供了丰富的指令、模块，比单片机方便了很多。初学者编程时应尽量先使用简单的指令达到目的。看上去有点土，却不失为一个入门的好途径，且对你理解那些较为复杂的指令会有帮助。具备了一定经验后，应该考虑掌握复杂指令的应用，以及程序的优化 |
