江蘇西門子PLC控制器故障維修

江蘇西門子PLC控制器故障維修

西門子plc的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，接下來給大家講解下PLC常見的硬件故障原因
PLC的硬件故障較為直觀地就能發(fā)現(xiàn)，維修的基本方法就是更換模塊。根據(jù)故障指示燈和故障現(xiàn)象判斷故障模塊是檢修的關(guān)鍵，盲目的更換會帶來不必要的損失。

（1）電源模塊故障
一個工作正常的電源模塊，其上面的工作指示燈如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等應(yīng)該是綠色長亮的，哪一個燈的顏色發(fā)生了變化或閃爍或熄滅就表示那一部分的電源有問題。“AC”燈表示PLC的交流總電源，“AC”燈不亮?xí)r多半無工作電源，整個PLC停止。
這時就應(yīng)該檢查電源保險絲是否熔斷，更換熔絲是應(yīng)用同規(guī)格同型號的保險絲，無同型號的進口熔絲時要用電流相同的快速熔絲代替。如重復(fù)燒保險絲說明電路板短路或損壞，更換整個電源。“5VDC”、“24VDC”燈熄滅表示無相應(yīng)的直流電源輸出，當(dāng)電源偏差超出正常值5%時指示燈閃爍，此時雖然PLC仍能工作，但應(yīng)引起重視，必要時停機檢修。
“BATT”變色燈是后備電源指示燈，綠色正常，黃色電量低，紅色故障。黃燈亮?xí)r就應(yīng)該更換后備電池，手冊規(guī)定兩到三年更換鋰電池一次，當(dāng)紅燈亮?xí)r表示后備電源系統(tǒng)故障，也需要更換整個模塊。

（2）I/O模塊故障
輸入模塊一般由光電耦合電路組成；輸出模塊根據(jù)型號不同有繼電輸出、晶體管輸出、電輸出等。每一點輸入輸出都有相應(yīng)的發(fā)光二極管指示。
有輸入信號但該點不亮或確定有輸出但輸出燈不亮?xí)r就應(yīng)該懷疑I/O模塊有故障。輸入和輸出模塊有6到24個點，如果只是因為一個點的損壞就更換整個模塊在經(jīng)濟上不合算。通常的做法是找備用點替代，然后在程序中更改相應(yīng)的地址。
但要注意，程序較大是查找具體地址有困難。特別強調(diào)的是，無論是更換輸入模塊還是更換輸出模塊，都要在PLC斷電的情況下進行，S5帶電插拔模塊是絕對不允許的。

（3）CPU模塊故障
通用型S5PLC的CPU模塊上往往包括有通信接口、EPROM插槽、運行開關(guān)等，故障的隱蔽性更大，因為更換CPU模塊的費用很大，所以對它的故障分析、判斷要尤為仔細。
檢修實例：一臺PLC合上電源時無法將開關(guān)撥到RUN狀態(tài)，錯誤指示燈先閃爍后常亮，斷電復(fù)位后故障依舊，更換CPU模塊后運行正常。在進行芯片級維修時更換了CPU但故障燈仍然不停閃爍，至到更換了通信借口板后功能才恢復(fù)正常。

西門子plc維修教程

plc硬件損壞或軟件運行出錯的概率極低，檢查故障時，重點應(yīng)放在PLC的外圍電氣元件，PLC的故障大多數(shù)是外圍接口信號故障，維修時，只要PLC有部分控制的動作正常，就不用懷疑PLC的程序問題。確認運算程序有輸出，而PLC的接口沒有輸出，則為接口電路故障。PLC系統(tǒng)的硬件故障多于軟件故障，大多是外部信號不滿足或執(zhí)行元件故障引起，而不是PLC系統(tǒng)的問題。
可根據(jù)PLC輸入、輸出狀態(tài)來判斷故障。PLC的輸入輸出信號都要通過I/O通道，有些故障會在I/O接口通道上反映出來，有時通過觀察I/O接口狀態(tài)，就可找出故障原因。
PLC都具有自診斷功能，檢查故障時可根據(jù)報警信息，查明原因并確定故障部位，也是檢查和排除PLC故障的基本手段和方法。先判斷故障是全局還是局部的，上位機顯示多處控制元件工作不正常，提示很多報警信息，就需要檢查CPU模塊、存儲器模塊、通信模塊及電源等公共部分。
經(jīng)驗表明PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)的絕大部分故障，都是通過PLC程序檢查出來的。PLC控制系統(tǒng)的動作都是按照一定順序來完成的，觀察系統(tǒng)的動作過程，比較故障和正常時的情況，大多可發(fā)現(xiàn)疑點，判斷出現(xiàn)故障原因。有些故障可在屏幕上直接顯示出報警原因，有些雖然有報警信息，但并沒有直接反映出報警的原因；還有些故障不產(chǎn)生報警信息，只是有些動作不執(zhí)行；遇到以上兩種情況，跟蹤PLC程序的運行是檢查故障的有效方法。
PLC故障分為軟件故障和硬件故障，本文結(jié)合PLC系統(tǒng)現(xiàn)場故障處理實例，分享PLC故障維修經(jīng)驗，本文是PLC高手速成秘籍??！
PLC主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機連接。對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內(nèi)；對于模塊式PLC，各功能部件獨立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機架或?qū)к壣稀?br />PLC系統(tǒng)故障分析
PLC控制系統(tǒng)故障分為軟件故障和硬件故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備。現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/0端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。

1、PLC軟件故障
PLC具有自診斷能力，發(fā)生模塊功能錯誤時往往能報警并按預(yù)先程序作出反應(yīng)，通過故障指示燈就可判斷。當(dāng)電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號正常，但系統(tǒng)功能不正常（輸出無或亂）時，本著先易后難、先軟后硬的檢修原則首先檢查用戶程序是否出現(xiàn)問題。
用戶程序儲存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當(dāng)后備電池故障系統(tǒng)電源發(fā)生閃失時，程序丟失或紊亂的可能性就很大，強烈的電磁干擾也會引起程序出錯。

2、PLC硬件故障

①PLC主機系統(tǒng)故障
A、電源系統(tǒng)故障。電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。
B、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。通訊及網(wǎng)絡(luò)受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的大因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。

②PLC的I/O端口故障。
I/O模塊的故障主要是外部各種干擾的影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。
③現(xiàn)場控制設(shè)備故障

A、繼電器、接觸器。減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率?，F(xiàn)場環(huán)境如果惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。
B、閥門或閘板等類設(shè)備。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。
C、開關(guān)、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設(shè)備故障，其原因可能是因為長期磨損，或長期不用而銹蝕老化。對于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設(shè)備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計的過程中加入多重的保護措施。
D、PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處故障。這類故障產(chǎn)生的原因主要是設(shè)備本身的制作工藝、安裝工藝及長期的打火、銹蝕等造成。根據(jù)工程經(jīng)驗，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進行，不留設(shè)備隱患。
E、傳感器和儀表故障。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設(shè)備安裝時信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進行軟件濾波。
F、電源、地線和信號線的噪聲(干擾)故障。
PLC系統(tǒng)故障實例分析

1、PLC軟故障實例
一臺停機一段時間的PLC控制系統(tǒng)上電后無法啟動
故障檢查、處理：檢修人員在檢查后認為程序出錯，很自然地將EPROM卡插人PLC中，總清后拷貝程序，完成后重啟，故障依舊，由于程序不大，逐條把EPROM上的程序讀出，與手冊上的指令核對后發(fā)現(xiàn)*一樣，重復(fù)拷貝無效后認為是PLC硬件故障。用PG將備份程序調(diào)出，與EPROM上的程序進行比對，結(jié)果語句指令表相同，但程序存放地址發(fā)生了變化，把備份程序發(fā)送到PLC后設(shè)備運行正常?？梢奅PROM上的程序也出現(xiàn)了錯誤，擦除后重新寫入問題解決。

2、PLC硬件故障實例
①某石化裝置西門子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用時，突然停止運行
故障檢查、分析：檢查報警燈、程序、供電電源，在檢查報警時，發(fā)現(xiàn)CPU上BAT燈亮起。檢査程序時，發(fā)現(xiàn)沒有對電池失效進行故障處理。
故障處理：更換CPU電池，對電池失效故障在程序中進行相應(yīng)處理。
②某日晚，壓縮機PLC與主控PLC通訊突然中斷，主控dcs上顯示壓縮機PLC與主控PLC通訊中斷報警，壓縮機控制室里的電機信號在主控合成DCS上均顯示紅色（停止?fàn)顟B(tài)），壓縮機控制室里的一些流量、壓力、溫度等信號，在主控合成DCS上均顯示高低報警。由于通訊中斷使壓縮機控制室里一些重要聯(lián)鎖不能送到主控，從而使全廠停車
故障檢查、分析：從理論上講，引起壓縮機PLC和主控PLC通訊中斷的原因主要是兩個：一個是軟件不同步；另一個是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。
首先從軟件方面進行處理。在主控PLC進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字DW13的第14位，結(jié)果通訊仍然沒有建立起來，看來不是主控PLC不同步引起的。接著在壓縮機PLC對其進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字MW10的第14位，結(jié)果通訊建立。從而確認這次壓縮機的PLC與主控PLC通訊中斷的原因是由于壓縮機程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的電磁干擾。
故障處理：為了避免此類故障的再次發(fā)生，應(yīng)加強控制室的屏蔽，禁止在控制室使用等通訊工具。
③西門子PLC（S7-300）的SF燈報警
故障檢查、分析：SF燈報警說明輸入點有故障。
故障處理：檢查各個輸入點工作狀態(tài)，在檢查時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場一臺溫度變送器沒有輸入信號，經(jīng)處理后故障消失。
④PLC某個輸入點外部沒有被接通（即使拆開該輸人端子上的連接線效果也相同），但該輸入點實際已經(jīng)被接通而且相應(yīng)輸入指示燈常亮
故障分析：判斷該端子的相鄰端子已經(jīng)被接通，而PLC的輸入端子之間存在鐵屑，導(dǎo)致了該輸入點被接通，或該輸入點已經(jīng)被損壞。
故障處理：拆開PLC的所有輸入端子的連線，發(fā)現(xiàn)輸入端子排上存在很多鐵屑，將端子上的鐵屑吹干凈，然后恢復(fù)接線，故障被排除。
⑤控制系統(tǒng)PLC數(shù)字輸入卡SF燈變紅色
故障檢查、分析：將卡件電源重新送電后，故障現(xiàn)象依然存在；重新啟動PLC主機后，故障指示燈仍舊是紅色。于是對卡件所接收的現(xiàn)場信號一一進行檢查后發(fā)現(xiàn)一回訊開關(guān)有異常。用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)，回路電阻無窮大，這說明回訊開關(guān)壞而被數(shù)字輸入卡檢測到。
故障處理：更換備件后故障指示燈滅。
⑥造粒機PLC控制系統(tǒng)模擬輸入卡接收的現(xiàn)場信號在DCS上指示無窮大
故障檢查、分析：分析可能是現(xiàn)場壓力變送器和接線箱之間相互連接的通訊電纜出現(xiàn)故障，于是更換通訊電纜，但現(xiàn)象依然如故。仔細檢查分析整個回路后發(fā)現(xiàn)，在回路中容易出現(xiàn)的地方有三個，壓力變送器本身、通訊電纜、卡件，壓力變送器、通訊電纜都已排除。將卡件拆開來看后發(fā)現(xiàn)里面的一個小的集成塊已經(jīng)被燒毀。
故障處理：更換卡件。
⑦兩個PLC互為熱備的控制器中只有一個能夠運行，另一個始終處于停止
故障檢查、分析：將整個控制柜斷電、送電后同時啟動兩個PLC主機還是只有一個PLC主機運行。查詢相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)OB70，OB72兩個系統(tǒng)功能塊負責(zé)冗余故障，如果沒有插入這兩個功能塊則系統(tǒng)冗余丟失，即只有一個CPU能夠運行。
故障處理：插入這兩個系統(tǒng)功能塊后，控制系統(tǒng)恢復(fù)正常。

可編程邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置 [2]  。
1．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。
2．現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。
常用的I/O分類如下：
開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。
模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。
1987年國際電工委員會（IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：
“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。”
結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品編輯
從PLC的硬件結(jié)構(gòu)形式上，PLC可以分為整體固定I/O型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結(jié)構(gòu)形式。
PLC的組成 [3]  ：
中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。
存儲器
系統(tǒng)程序存儲器是存放系統(tǒng)軟件的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應(yīng)用;數(shù)據(jù)存儲器用來存儲PLC程序執(zhí)行時的中間狀態(tài)與信息，它相當(dāng)于PC的內(nèi)存。
輸入輸出接口（I/O模塊）
PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
通信接口
通信接口的主要作用是實現(xiàn)PLC與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換（通信）。通信接口的形式多樣，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的標(biāo)準(zhǔn)串行接口?？梢酝ㄟ^多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。
電源
PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是PLC的最基本保障。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。
特點編輯
（一）可靠性高，抗*力強 [2] 
PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了。
（二）硬件配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線 [3]  。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎
PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。
（四）容易改造
系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。
（五）體積小，重量輕，能耗低
以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制器。
安裝與維護編輯
PLC的安裝
在安裝PLC時，要避開下列場所：①環(huán)境溫度超過0~50攝氏度的范圍。②相對濕度超過85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）。③太陽光直接照射。④有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。⑤有大量鐵屑及灰塵。⑥頻繁或連續(xù)的振動，振動頻率為10~55赫茲、幅度為0.5毫米（峰—峰）。⑦超過10g（重力加速度）的沖擊 [3]  。
為了使控制系統(tǒng)工作可靠，通常把可編程控制器安裝在有保護外殼的控制柜中，以防止灰塵、油污、水濺。為了保證其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機器應(yīng)有足夠的通風(fēng)空間，基本單元和擴展單元之間要有30毫米以上間隔。如果周圍環(huán)境超過55攝氏度，要安裝電風(fēng)扇，強迫通風(fēng)。
為了避免其他外圍設(shè)備的電干擾，可編程控制器應(yīng)盡可能遠離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200毫米的距離。
電源接線
PLC供電電源為50赫茲、220伏±10%的交流電。
如果電源發(fā)生故障，中斷時間少于10毫秒，PLC工作不受影響。若電源中斷超過10毫秒或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點均同時斷開。當(dāng)電源恢復(fù)時，若RUN輸入接通，則操作自動進行 [3]  。
對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個變比為1∶1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。
接地
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴展單元，其接地點應(yīng)與基本單元的接地點接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上專用地線，接地點應(yīng)與動力設(shè)備（如電機）的接地點分開。若達不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點應(yīng)盡可能靠近PLC。
直流24伏接線端
PLC上的24伏接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開關(guān)或光電開關(guān)）提供電流。24伏端子作傳感器電源時，端子是直流24伏地端。如果采用擴展單元，則應(yīng)將基本單元和擴展單元的24伏端連接起來。另外，任何外部電源不能接到這個端子上。
如果發(fā)生過載現(xiàn)象，電壓將自動跌落，該點輸入對可編程控制器不起作用。
每種型號的PLC的輸入點數(shù)量是有規(guī)定的。對每一個尚未使用的輸入點，它不耗電，因此在這種情況下，24伏電源端子向外供電流的能力可以增加。
輸入接線
一般接受行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負載轉(zhuǎn)換信號的端口。輸入接線，一般指外部傳感器與輸入端口的接線 [4]  。
輸入器件可以是任何無源的觸點或集電極開路的NPN管。輸入器件接通時，輸入端接通，輸入線路閉合，同時輸入指示的發(fā)光二極管亮。
輸入端的一次電路與二次電路之間，采用光電耦合隔離。二次電路帶RC濾波器，以防止由于輸入觸點抖動或從輸入線路串入的電噪聲引起PLC誤動作。
若在輸入觸點電路串聯(lián)二極管，在串聯(lián)二極管上的電壓應(yīng)小于4伏。若使用帶發(fā)光二極管的舌簧開關(guān)，串聯(lián)二極管的數(shù)目不能超過兩只。
輸出接線
可編程控制器有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出3種形式。輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。當(dāng)PLC的輸出繼電器或晶閘管動作時，同一號碼的兩個輸出端接通。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。
由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護輸出元件。
采用繼電器輸出時，承受的電感性負載大小影響到繼電器的工作壽命，因此繼電器工作壽命要求長。
主要用途編輯
PLC采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能，在現(xiàn)場的輸入信號作用下，按照預(yù)先輸入的程序，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)，按照一定規(guī)律進行動作。其主要功能如下 [3]  。
順序邏輯控制

這是PLC最基本*泛的應(yīng)用領(lǐng)域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它即可用于單機控制或多機控制又可用于自動化生產(chǎn)線的控制。PLC根據(jù)操作按鈕、限位開關(guān)及其他現(xiàn)場給出的指令信號，控制機械運動部件進行相應(yīng)的操作 [5]  。
運動控制
在機械加工行業(yè)，可編程控制器與計算機數(shù)控（CNC）集成在一起，完成機床的運動控制。很多PLC制造廠家已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸的位置控制模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運動平滑。已用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨消應(yīng)用當(dāng)中。
定時控制
PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時器，設(shè)置了定時器指令，如OMRON公司的CPM1A,，每個定時器可實現(xiàn)0·1~999·9s或0·01~99·9s的定時控制，SIEMENS公司S7—200系列可提供時基單位為0·1s/0`01s及0·00s的定時器，實現(xiàn)從0·001s到3276·7s的定時制。可按一定方式進行定時時間的擴展。定時精度高，定時設(shè)定方便、靈活。PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準(zhǔn)確的實時控制。
記數(shù)控制
PLC為用戶提供的記數(shù)器分為普通記數(shù)器，可逆記數(shù)器(增減計數(shù)器)、高速計數(shù)器等，用來完成不同用途的記數(shù)控制命令。計數(shù)器值等于計數(shù)器設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時，發(fā)出控制命令。計數(shù)器的記數(shù)值可在運行中被讀出，也可在運行中進行修改 [3]  。
步進控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進控制功能。在一道工序完成之后，自動進行下一道工序。一個工作周期結(jié)束后，自動進入下一個工作周期。有些PLC還專門設(shè)有步進控制指令，使得步進控制更為方便。
數(shù)據(jù)處理
大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能 [3]  ，如F2系列、C系列、S7系列PLC等，能完成數(shù)據(jù)運算如；加、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運算如；字與、字或、字異或、求反等，移位、數(shù)據(jù)比較和傳送數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操作。
模、數(shù)和數(shù)、模轉(zhuǎn)換
在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量。過去，PLC用于邏輯控制，對于這些物理量的控制主要靠儀表控制或分布式系統(tǒng)DCS。大、中型PLC都具有物理處理功能，很多小型PLC也具有物理量處理功能，編程和使用都很方便 [2]  。
通信及聯(lián)網(wǎng)
大都分PLC都具備通信能力，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與計算機，PLC與PLC之間的通信。通過這些通信技術(shù)，使PLC更容易構(gòu)成工廠自動化（FA）系統(tǒng)。也可與打印機、監(jiān)視器等外部設(shè)備相連，記錄和監(jiān)視有關(guān)數(shù)據(jù)
根據(jù)用戶的使用方式和特點，可編程控制器可以分為兩種*不同的市場：項目型市場和OEM型市場?？删幊炭刂破鞯闹饕獞?yīng)用 [5]  ：
項目型市場中，可編程控制器主要應(yīng)用在冶金、汽車、市政、電力等行業(yè)；OEM市場中，可編程控制器主要應(yīng)用在紡織機械、包裝、機床等傳統(tǒng)行業(yè)。小型PLC主要用于OEM市場，主要以三菱，西門子，歐姆龍、愛德克等品牌為主，愛德克的可編程控制器有：FC4A,FC5A,FT1A,其中FT1A將 PLC 功能與小型顯示器結(jié)合在一起，無需主機設(shè)備，省接線，省空間，性價比高。而FT1A使用非常方便，例如其觸點輸出為10A，可以直接帶動大容量負載，如電磁閥等。

檢查PLC常見故障的重點是軟件和硬件兩大部分。昌暉儀表建議先做一個PLC初步檢查，判斷PLC故障的大致范圍，然后逐步縮小檢查范圍，直至查出具體的故障點，確定了故障的大致范圍后，可以著手進行詳細的PLC常見故障維修檢查和處理。

PLC初步檢查的步驟如圖1所示。

圖1  PLC初步檢查步驟圖

1、PLC輸入、輸出設(shè)備的故障檢查及處理
檢查和處理輸入和輸出設(shè)備故障是PLC系統(tǒng)維修的主要工作之一。
①PLC輸入設(shè)備的檢查及處理
由于現(xiàn)場環(huán)境的原因，輸入設(shè)備的電氣元器件及連接電路最易出現(xiàn)故障，如開關(guān)、接觸器、傳感器等，一是元器件本身有故障，開關(guān)、繼電器、接觸器的觸點易打火或氧化，出現(xiàn)燒壞或接觸不良的故障，傳感器的輸出信號不穩(wěn)定或失靈等；二是連接線路的故障，如短路、斷路，線路的絕緣下降而接地，接線端氧化或銹蝕出現(xiàn)接觸不良。以上故障通過觀察或用萬用表測量，大多能發(fā)現(xiàn)問題，對癥處理即可。

②PLC輸出設(shè)備的檢查及處理
首先將執(zhí)行機構(gòu)切至“硬操”控制狀態(tài)，手動操作，觀察執(zhí)行機構(gòu)能否正確動作。如果“硬操”不正常，應(yīng)檢査執(zhí)行機構(gòu)電氣控制部分是否正常，執(zhí)行機構(gòu)是否卡滯，電動機、繼電器、電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥動作是否靈活。“硬操”正常，再切至“軟操”，用輸入信號操作來判斷故障的部位。檢査故障時除考慮器件本身的因素，還應(yīng)檢查故障是否由外部原因造成，負載過大，機械卡滯出現(xiàn)的過流對電氣觸點的影響或損壞。

2、PLC輸入、輸出接口電路的故障檢查及處理
PLC的I/O是CPU與外部控制對象溝通信息的通道，能否正常工作，除了和輸入、輸出設(shè)備有關(guān)，還與連接導(dǎo)線、接線端子、熔絲等元件的狀態(tài)有關(guān)，也是PLC使用中最易出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)，I/0檢查流程如圖2所示。

圖2  PLC系統(tǒng)I/O檢查流程示意圖
由于I/*極易發(fā)生，以PLC輸入、輸出端子排列示意圖(圖3)為例對故障檢査方法作介紹。

圖3  PLC輸入、輸出端子排列示意圖
①輸入回路的檢查及處理 
判斷某只按鈕SB、限位開關(guān)、觸點等輸入回路的好壞時，可在PLC非運行狀態(tài)下，送電后按下任一個輸入觸點，使對應(yīng)的PLC輸入點與公共端被短接，觸點對應(yīng)的輸入指示燈會亮，說明該觸點及線路正常。指示燈不亮，有可能是該觸點損壞，連接導(dǎo)線接觸不良，或者斷路。

如果觸點是好的，可用一根電線把要檢查的PLC輸入點與公共端短接，如果指示燈亮，說明線路有故障；指示燈不亮，說明此輸入點已損壞。操作時要小心，不要碰到220V或110V輸入端子上。

還可用萬用表直流電壓擋測量PLC輸入端與端的電壓來判斷故障。PLC輸入端與兩端子未短接時，相當(dāng)于無信號輸入，大多數(shù)PLC兩端子之間電壓應(yīng)為24V，有信號輸入時，兩端子之間電壓應(yīng)為0V。用萬用表的直流電流擋，測量任一個輸入端與端子的電流，兩端子內(nèi)部輸入電路正常時，該通道的對應(yīng)指示燈會亮，電流應(yīng)在7-10mA左右，大于10mA或小于3mA，說明端子內(nèi)部已損壞，該PLC需要更換或維修。

②PLC輸出回路的檢查及處理
PLC輸出用得最多的是繼電器觸點輸出型，只有在運行狀態(tài)PLC的輸出端子才有開關(guān)信號輸出，相應(yīng)輸出端子的輸出指示燈也同步點亮。脫開與外部負載電路的連接，相應(yīng)端子指示燈點亮?xí)r，用萬用表電阻檔測量輸出端子x端子之間電阻值接近0Ω，說明端子內(nèi)部電路處于接通狀態(tài)。在非輸出狀態(tài)下，輸出端子與之間的電阻值應(yīng)為無窮大。

如果PLC輸出指示燈亮，所對應(yīng)的電磁閥、接觸器不會動作，先檢查外部負載電路的供電電源是否正常；可用電筆測對應(yīng)輸出點的公共端子，電筆不亮，對應(yīng)的熔絲熔斷或電源有故障。電筆亮，說明電源正常。可能是電磁閥、接觸器、線路有故障。排除電磁閥，接觸器、線路故障后，仍不正常，就用一根電線，一端接對應(yīng)的輸出公共端，另一端接觸所對應(yīng)的PLC輸出點，如果電磁閥等仍不動作，說明輸出線路有故障。電磁閥能動作，問題在PLC輸出點。用萬用表電壓擋測量PLC輸出端子與公共端之間的電壓應(yīng)為0V。在非輸出狀態(tài)，即端子指示燈不亮?xí)r，輸出端子與公共端之間的電壓值，應(yīng)為外部負載電路供電電壓值，說明PLC輸出點正常，故障點在外圍。

在信號輸出狀態(tài)下，輸出端子電阻應(yīng)為無窮大，或電壓值為外部負載供電電壓值；在非輸出狀態(tài)下，輸出端子出現(xiàn)一定電阻值或處于短路狀態(tài)，輸出端子間電壓值低于供電電壓值或為0V，說明端子內(nèi)部電路已經(jīng)損壞，需要進行更換。

有時PLC輸出指示燈不亮，但對應(yīng)的電磁閥、接觸器能動作，有可能是此輸出點的觸點粘連斷不開，把此輸出點的接線拆下，用萬用表測量輸出點與公共端的電阻值，電阻值較小輸出觸點已壞，電阻無窮大觸點是好的，可能是對應(yīng)輸出指示燈損壞。

3、PLC系統(tǒng)故障檢查及處理
①PLC硬件故障的檢查及處理
PLC的硬件故障應(yīng)具有持續(xù)性和再現(xiàn)性的特點。因此，通斷幾次電源或執(zhí)行幾次復(fù)位操作后，故障現(xiàn)象仍然相同，可用備件替換來判斷是不是硬件的故障。故障不再出現(xiàn)說明不是硬件問題，可能是瞬時供電波動或電磁干擾所致。
 
PLC硬件故障大多是電子元件質(zhì)量不穩(wěn)定或現(xiàn)場環(huán)境惡劣引發(fā)的，如電子元器件損壞使PLC不能正常工作，外部電壓過高使電子元件損壞等；PLC系統(tǒng)最容易出現(xiàn)故障的部件是電源部件和I/O模塊，電源部件出現(xiàn)故障會使PLC停止工作，檢查電源應(yīng)從外部電源開始，然后檢查主機電源、擴展單元電源、傳感器電源、執(zhí)行器電源。電源有故障的就是電源指示燈不亮，先檢查電源是否已連接，用萬用表測量電源端是否有電壓，電壓是否正常，觀察電源端接線是否有松動，必要時應(yīng)緊固螺釘，如果測量有電壓但PLC的電源指示燈仍不亮，只有更換電源單元。

②PLC軟件故障的檢查及處理
PLC大多有自診斷功能，出現(xiàn)模塊功能錯誤時往往會報警，有的還能按預(yù)定程序做出反應(yīng)，可通過觀察PLC顯示內(nèi)容：觀察電源、RUN、輸入輸出模塊指示燈等顯示來判斷。電源正常，各指示燈也指示正常，如果輸入信號正常，但系統(tǒng)功能不正常，如無輸出或程序動作出現(xiàn)混亂時，可按先易后難、先軟后硬的原則，先檢查應(yīng)用程序是否出現(xiàn)問題，可采用程序邏輯推斷進行檢查，先閱讀梯形圖大概了解設(shè)備工藝或操作過程;然后根據(jù)輸入輸出對應(yīng)表及輸入輸出邏輯功能表，再采用反向檢查法，從故障點查到PLC的對應(yīng)輸出繼電器，反查滿足其動作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗表明，查到有問題處，基本就可以排除故障了，因為設(shè)備同時有兩個或兩個以上的故障點是不常見的。

應(yīng)用程序儲存在PLC的RAM中，其具有掉電易失的缺點，當(dāng)后備電池耗凈或后備供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)用程序就可能出現(xiàn)紊亂或丟失的情況，有時過強的電磁干擾也會引發(fā)應(yīng)用程序出錯，如雷電的影響。應(yīng)用程序出故障，只有重新裝載應(yīng)用程序，因此，備份和保管好應(yīng)用程序是PLC維修工作重要的一個環(huán)節(jié)。

機型豐富，更多選擇

提供不同類型、I/O點數(shù)豐富的CPU模塊，單體I/O點數(shù)***可達60點，可滿足大部分小型自動化設(shè)備的控制需求。另外，CPU模塊配備標(biāo)準(zhǔn)型和經(jīng)濟型供用戶選擇，對于不同的應(yīng)用需求，產(chǎn)品配置更加靈活，***大限度的控制成本。

選件擴展，精確定制

新穎的信號板設(shè)計可擴展通信端口、數(shù)字量通道、模擬量通道、在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產(chǎn)品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。

高速芯片，性能***

配備西門子高速處理器芯片，基本指令執(zhí)行時間可達0.15μs，在同級別小型PLC中遙遙。一顆強有力的“芯”，能讓您在應(yīng)對繁瑣的程序邏輯，復(fù)雜的工藝要求時表現(xiàn)的從容不迫。

以太互聯(lián)，經(jīng)濟便捷

CPU模塊本體標(biāo)配以太網(wǎng)接口，集成了強大的以太網(wǎng)通信功能。一根普通的網(wǎng)線即可將程序下載到PLC中，方便快捷，省去了編程電纜。通過以太網(wǎng)接口還可與其他CPU模塊、觸摸屏、計算機進行通訊，輕松組網(wǎng)。

三軸脈沖，運動自如

CPU模塊本體***多集成3路高速脈沖輸出，頻率高達100KHz，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動模式，可自由設(shè)置運動包絡(luò)。配以方便易用的向?qū)гO(shè)置功能，快速實現(xiàn)設(shè)備調(diào)速，定位等功能。

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 （ 2 ）分壓式偏置共發(fā)射極放大電路
    圖 2 比圖 1 多用 3 個元件

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西門子工業(yè)自動化集團旗下的 Simatic 控制器家族中新增了一款功能強大、用途廣泛且堅固耐用的過程工業(yè)CPU。Simatic PCS 7 CPU 410-5H 是目前運行速度快、功能強大的一款控制器，而且憑借該 CPU *的硬件和固件平臺，適用于各種應(yīng)用場合、應(yīng)用領(lǐng)域和性…

西門子Sinamics V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)

Sinamics V90驅(qū)動器將多種控制模式集于一體，支持外部脈沖位置控制、內(nèi)部設(shè)定值位置控制、速度和扭矩控制，適用于多樣化的應(yīng)用場合。同時，全功率驅(qū)動器（0.4 - 7kW）還標(biāo)配內(nèi)置制動電阻。Sinamics V90豐富且高度集成的模式，使其具有更高的性價比。