水电站综合自动化系统（PLC的基本原理及应用）ppt课件.ppt

2011年3月16日水电站自动化系统——PLC的基本原理及应用 主要内容1PLC简介1PLC工作原理2常用I/O模块3344PLC应用系统的使用与维护 1969年，在美国出现第一台可编程序逻辑控制器（PragrammableLogicController,PLC）以来，经过许多年的发展，现在已成为一种最重要、高可靠性、应用场合最多的工业控制微型计算机。它应用大规模集成电路、微型机技术和通信技术的发展成果，逐步形成具有多种优点和微型、小型、中型、大型、超大型等各种规格的PLC系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多过程控制领域。可编程序控制器己和数控技术及工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。1、可编程序控制器的定义一、PLC简介 1987年2月，国际电工委员会(IEC)对可编程序控制器的定义是:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充功能的原则来设计。可编程序控制器(ProgrammableController)简称为PC。个人计算机(PersonalComputer)也简称为PC。为避免混淆，仍沿用以前的简称PLC来表示可编程序控制器，以便与个人计算机相区别。 PLC具有逻辑判断、计数、定时、步进、跳转、移位、记忆、四则运算和数据传送等功能，可以实现顺序控制气逻辑控制、位置控制和过程控制等。2、可编程序控制器的特点a、可靠性高由于可靠性是用户选用的首位依据，因此，每个PLC生产厂都将可靠性作为第一指标而加以研制，以单片机为核心，在硬件和软件上采取大量的抗干扰措施，使PLC的平均无故障时间达到30万h以上，使用寿命长。b、控制功能强 PLC采用与继电器电路相似的梯形图编程，比较直观，易懂易编，深受电气技术人员和电工的欢迎，容易推广应用。PLC可取代原继电器控制系统，有利于对老设备的技术改造。c、编程方法易于使用d、适用于恶劣的工业环境，抗干扰能力强。e、具有各种接口，与外部设备连接非常方便。f、采用积木式结构或模块式结构，具有较大的灵活性和可扩展性，扩展灵活方便。 可根据生产工艺要求或运行情况，随时对程序进行在线修改，不用更改硬接线，灵活性大，适应性强。g、维修方便PLC上有I/O指示灯(LED)，哪个I/O元件有故障，一目了然。h、灵活性强a、由于采用微处理器为核心，并采取各种抗干扰措施，因此，PLC可靠性很高，控制功能强，体积小。b、利用PLC内部计数器和定时器，容易实现逻辑组合和运算，不用增加硬设备。3、可编程序控制器与继电器比较 c、由于PLC采用软件编制程序来完成控制任务，因此，可以随时变更程序来适应生产工艺的改变，而不用重新布线。4、可编程序控制器与微型机比较a、PLC的设计着重于高可靠性和密封结构，适用于恶劣的工业环境。b、PLC采用了面向操作者的逻辑语言，用继电器逻辑梯形图为表达式，容易学习。 5、可编程序控制器的发展趋势a、编程组态软件图形化对于简单的控制系统，用梯形图比较直观方便，但对于复杂的控制系统，就显得麻烦和费时，容易出差错。因此，逐步发展出许多新的编程语言，例如:有面向功能块的流程图语言(如ASEAMASTER-PIECE语言)、与计算机兼容的高级语言(如BASIC语言和C语言等)、PLC专用的高级语言(如MELSAP)、布尔逻辑语言等。大多数PLC公司已开发了图形化编程组态软件。该软件提供了简捷、直观的图形符号以及注释信息，使得用户控制逻辑的表示更加直观明了，操作和使用也更加方便。 由于可用PLC构成网络，因此，各种个人计算机、图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机和工作站，能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持及信息打印等功能。b、输入输出模块智能化和专用化本身具有CPU，能独立工作，可与PLC主机并行操作，在可靠性、适应性、扫描速度和控制精度等方面都对PLC作了补充。例如有智能通信模块、语音处理模块、专用智能PID控制模块、专用数控模块、智能位置控制模块、智能模拟量I/O模块等等。c、网络通信功能标准化 d、控制技术冗余化采用双处理器或多处理器，一个处理器作为主CPU，其他处理器作为备用CPU，同时通电运行，执行同一套控制程序，一旦主CPU有故障，由操作系统转换至备用CPU继续运行，增加了控制系统的可靠性。e、机电一体化(Mechatronics)这是机械、电子和信息技术的结合，所开发的产品是由机械本体、PLC等微电子装置、传感器和执行机构组成的。PLC采用微型化电子元器件可靠性高、功能强、体积小、重量轻、结构紧凑，容易实现“机电→体化”。这是PLC发展的重要方向。 f、控制与管理功能一体化在一台控制器上同时实现控制功能和信息处理功能。美国A-B公司最近生产出新产品PYRAMIDINTEGRATOR(简称PI机)，首次将PL飞机器视觉和信息处理器结合在一起，具有基础自动化、过程自动化及信息管理等多层次功能，适用于工业自动化控制系统。PLC产品广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使得PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体，进一步提高了PLC产品的功能，更好地满足了现代化大生产的控制与管理的需要。 CPU模块I/O模块编程器电源接口1、PLC的组成a、PLC的基本结构二、PLC工作原理 b、PLC的CPU模块中央处理单元CPUCPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。存储器存储器有三种：系统程序存储器。用于存放系统程序，这些程序在PLC出厂前就已经固化到只读存储器ROM中。第一部分为系统管理程序；第二部分为用户指令解释程序；第三部分为标准程序模块与系统调用程序。 用户程序存储器。用于存储PLC用户的应用程序，在调试阶段，用户程序存放在读写存储器RAM中，可由备用电池（一般为锂电池）保存2～3年。工作数据存储器。工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等。c、PLC的I/O模块输入/输出接口是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。 输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。d、编程器编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。编程器一般有两种类型：简易编程器和图形编程器。简易编程器体积小，便宜，使用方便，适合小型PLC，缺点是需联机编程；简易编程器 图形编程器是指带有显示屏的编程器，有液晶显示（LCD）和阴极射线式（CRT）两种，可用指令语句编程，也可用梯形图编程，可联机编程也可脱机编程，操作方便，功能强大，还可与打印机、绘图仪等设备相连，但价格较高，适用于大型PLC。图形编程器随着PLC联网功能增强，出现了第三种编程方式，即计算机辅助编程。由于计算机的参与，用PLC编程软件编程的工作效率和编程量远非前两种编程器可比，因此，越来越多的用户更愿意采用这种编程方式。 e、PLC的电源模块PLC内部配有开关式稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转变成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源。另外，为防止在外部电源发生故障的情况下，PLC内部程序和数据等重要信息的丢失，PLC还带有锂电池作为后备电源。f、PLC的I/O模块的外部接线方式外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式三种。 2、PLC的分类a、按硬件结构分根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体型、模块式和叠装式。整体式：将CPU模块、IO模块及电源装于一个机箱内，结构非常紧凑。体积小，价格低，小型PLC一般采用整体式结构。 模块式：PLC用搭积木的方式组成系统，大、中型PLC和部分小型PLC采用模块式结构。叠装式：吸取了整体式和模块式的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，但宽度不同，它们之间通过扁平电缆连接，使用特别方便。 b、按I/O点数分c、按功能分小型PLC：入出总点子数≤256中型PLC：入出总点子数256～2048大型PLC：入出总点子数＞2048低档机中档机高档机 3、PLC的工作状态在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP工作状态。除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC不还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段，如右图所示。PLC有两种工作状态：运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。 4、PLC的扫描周期在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时称为扫描周期。其典型值为1-100ms。PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。 a、输入采样阶段PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时输入影响寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。2、程序执行阶段根据PLC梯形图程序”先左后右，先上后下”扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。 c、输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。 5、输入输出滞后时间输入输出滞后时间又称系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时间到它的控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路的滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式的滞后时间三部分组成。滞后时间与模块的类型有关。继电器输出电路的滞后时间一般在10ms左右，双向可控硅型输出电路在负载接通时的滞后时间为1ms，负载断开时的最大滞后时间为10ms，晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms左右。由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达2个扫描周期。 正确的使用输入/输出模块是系统成功操作的保证1、开关量I/O模块开关量I／O模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V、12V、24V、48V、ll0V和交流110V、220V等。输入输出电压的允许范围很宽。如某交流220V输入模块的允许低电平输入电压为0～70V，高电平为170～265V，频率为47～63Hz。各I／O点的通／断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上。外部I／O接线接在模块面板的接线端子上。某些模块使用可拆装的插座型端子板。在不拆去端子板上的外部连线的情况下，可以迅速地更换模块。开关量I／O模块每块可能有4、8、16、32、64点。三、常用I/O模块 a、I／O模块的外部接线方式I／O模块的接线方式有汇点式、分组式和分隔式三种（如下图）。汇点式的各I／O电路有一个公共点。各输入点或各输出点共用一个电源。分组式的I／O点分为若干组。每组的I／O电路有一个公共点，它们共用一个电源。各组之间是分隔开的，可以分别使用不同的电源。分隔式的各I／O点之间相互隔离。每一I／O点都可以使用单独的电源。 b、输入模块输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为10～20ms（信号上升沿）和20～50ms（信号下降沿）。输入电流约10mA。左图是某直流输入模块的内部电路和外部接线。当图中的外接触点接通时，光电耦合器中的发光二极管发光，光敏三极管接通，信号经内部电路传送给CPU模块。 c、输出模块输出模块的功率放大元件有大功率晶体管和场效应管（驱动直流负载）、双向可控硅(驱动交流负载)和小型继电器。后者可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.5～2A。负载电源由外部现场提供。输出电流的额定值与负载的性质有关。输出模块按输出类型可分为继电器型、晶体管型、可控硅型。 d、本地I／O和远程I／O本地I／OPLC的本地I／O框架一般距CPU框架很近，它们往往装在同一个控制柜内。本地I／O用多芯电缆(一般是扁平电缆)实现扩展I／O框架与CPU框架之间的通讯。电缆可能多达32根导线，信息是并行传送的。“本地”（Local）这一名词不是很确切的。因为有时本地I／O与CPU模块的距离可能长达2000英尺（约600m）。其主要特征是框架之间采用并行通讯方式。通常用编程器可以直接对本地I／O存取数据。这一特点对系统调试和查错是特别方便的。 远程I／O远程I／O又叫做串行I／O，用于远距离分布式框架系统。远程I／O系统一般只需要4根导线的电缆来连接各框架。远程通讯使用便宜的4芯电缆，但是传送速度比并行通讯的低，不过已能满足工业控制系统的要求。CPU框架到远程I／O框架的距离一般为60～3000m。 2、模拟量I／O模块在工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量、转速等）是模拟量。某些执行机构（如伺服电动机、调节阀、记录仪等）要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，将它们送给PLC后，用A／D转换器变成数字量。D／A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I／O模块的主要任务就是完成A／D转换（输入）和D／A转换（输出）。模拟量I／O模块的模拟输入、输出信号可以是电压，也可以是电流。可以是单极性的，如0～5V、0～10V、1～5V、4～20ms；也可以是双极性的，如土50mV、土5V、土10V和土20mA。 有的模块还可以直接连接热电偶。模块一般可以输入多种量程的电流或电压。下图是某模拟量输入模块的示意图。电缆的屏蔽层应接大地。多路转换开关将各路模拟信号分寸地送给A／D转换器。光电耦合器将转换后的数字信号送给PLC的数据总线。每一模块可以输入8路或16路模拟信号。 下图是某模拟量输出模块的示意图。数字信号经锁存器和光电耦合器分时地送给D/A转换器。多路开关将转换后的模拟信号分别送给各个采样保持器。模块可以输出模拟电流Io，也可以输出模拟电压Uo。 3、特殊I／O模块现代工业控制给PLC提出了许多新的课题，仅仅用通用I/O模块来解决某些问题，在硬件方面可能费用太高，在软件方面可能编程相当麻烦。某些控制任务是无法用通用I／O模块来完成的。为了增强PLC的功能，扩大PLC的应用范围，PLC厂家开发生产了品种繁多的特殊用途的I／O模块，包括带微处理器的智能I／O模块。a、BCD码输入、输出模块BCD码的全名是BinaryCodedDecimal，即二进制编码的十进制数。例如拨码开关输出的就是BCD码。每一个开关给出一位十进制数，而这个十进制数是用二进制编码的，占二进制数的4位。 BCD码输入模块（见下图）用来输入若干组BCD码。当图中某一输入允许信号变为高电平时，读入相应的拨码开关的数据。BCD码输出模块将PLC提供的二进制数转换为BCD码，送给7段数字显示器或用BCD码控制的执行机构，如调节阀、位置控制器等。图1-20(b)中的选通信号将BCD数写入7段显示器。 b、高速计数模块PLC梯形图程序中的计数器的最高工作频率受到PLC扫描时间的限制，仅有几十至几百Hz。在工业控制中，有时要求PLC有快速计数功能。计数脉冲可能来自旋转编码器、数字码盘、机械开关或电子开关。高速计数模块可以对几十k甚至上MHz的脉冲计数。这类模块一般都带有微处理器。它们大多有一个或几个开关量输出点。当计数器的当前值等于或大于预置值时，输出接通。这一过程与PLC的扫描过程无关，可以保证负载被及时驱动。 PLC的输入量与输出量之间存在着因扫描工作方式引起的延迟。这种延迟时间最长可达两个多扫描周期。快速模块可以快速地响应输入脉冲，或者监控很窄的输入脉冲。模块的输出与PLC的扫描过程无关，而是由输入量直接控制。输出量同时还受到用户程序的控制。c、快速响应模块d、PID过程控制模块过程控制是指对连续变化的模拟量的控制。过程控制一般采用PID(比例一积分一微分)控制方式。左图是PID控制方框图。图中的PV是过程变量的反馈值，SP是设定值，E是二者的差值。 e、中断输入模块中断输入模块适合于要求快速响应的控制系统。接收到中断输入信号时，暂停正在运行的PLC用户程序，去执行中断程序。执行完后返回来继续执行用户程序。如有的中断输入模块有16个中断输入点，响应时间小于0.2ms，可以在输入脉冲的前沿或后沿起动。f、CRT/LCD控制模块与ASCII显示单元PLC的CRT／LCD模块可以直接连接单色或彩色CRT、等离子显示器和LCD(液晶)显示器，并且可以外接键盘。 g、数据处理与控制模块这类模块用来采集和处理数据，并将处理结果传送到系统的其它部份。它为CRT、打印机或其它PLC和计算机提供了1～4个串行通讯接口，一般是RS232C和RS422接口。这类模块带有微处理器，能对系统内所有的寄存器和I／O模块存取数据。利用BASIC语言很强的计算和数据处理功能，可以完成数学运算、数据处理、打印报表等工作。所以有人称这种模块为“电路板上的计算机”。 环境温度在0～55℃范围内。环境相对湿度应在35%～85%范围内。周围元易燃或腐蚀性气体。例如氯化氢、硫化氢等。周围元过量的灰尘和金属微粒。避免过度的震动和冲击。特别是频率范围为10～5Hz的频繁或连续振动。1、应用的注意事项a、PLC应用系统的应用环境为保证PLC工作的可靠性，尽可能地延长其使用寿命，在安装时一定要注意周围的环境，其安装场合应该满足以下几点:四、PLC应用系统的调试维护 b、PLC设备的注意事项除满足以上环境条件外，安装时还应注意以下几点：PLC的所有单元必须在断电时安装和拆卸。为防止静电对PLC组件的影响，在接触PLC前，先用于接触某一接地的金属物体，以释放人体所带静电。注意PLC机体周围的通风和散热条件:切勿将导线头、铁屑等杂物通过通风窗落入机体内。c、PLC备份电池的更换不能受太阳光的直接照射或水的溅射。PLC的备份电池具有一定的寿命。比如:在周围环境温度为25℃时运行，其电池寿命大约为5年。 ①切断电源。②打开存储单元盖板。③拔下备份电池插头，并将其向上拉，直到拉开电池盖。④拉出导线取下电池。⑤安装新电池并将它连接到PLC插座上。⑥盖上电池盖和存储单元盖。⑦接通PLC电源。当备份电池电压较低时，指示灯“ERRLED”亮。这时，在1个月内必须更换电池。更换电池时，要先给PLC充电1分钟以上，然后在3分钟之内更换完毕。具体的操作步骤如下： d、PLC系统的模块级故障诊断模块级故障诊断是在确定PLC系统发生故障后，将故障定位到是哪一块模板或模板上的哪一个模块(功能块)，即是故障点的粗定位。对PLC系统作模块级故障诊断，是对系统作故障定位的第一步骤，也是非常必要的。作模块级故障诊断，往往可将故障点确定到某一块印制电路板上，为了减少系统停机的时间，可以直接将有故障的电路板拔下，而用正常的备用板替换，可使系统迅速恢复正常工作，而不耽误正常的生产，拔下的故障模板可留待以后再去修理。 随着集成电路工艺水平的不断提高，元器件的集成度迅速提高，加上有些PLC生产厂家(尤其是国外产品)在PLC中使用了独特的专用芯片，因此对它们已几乎无法维修，所以只要将故障确定到模块或模板时，只有将它们舍去，而不存在进一步将故障定位到元件级和替换它们的问题，即没有这个必要性。作模块级故障诊断是定位故障元件的基础，即可以将故障元件的位置“缩小”到一个较小的范围内，因此故障元件的定位可相对容易一些，计算或操作的工作量可少得多。实际工作中，为了确定故障的具体位置，也首先估计故障的大致位置(即粗定位)。 在PLC系统中，面板或模块板上常设置有监视系统工作状况的指示灯或重要的测试点,因此PLC模块级故障诊断的主要依据是面板或模块板上的指示灯状态。显然这是由于PLC系统具有一定的自诊断能力，因此模块级故障诊断的基础是PLC系统的自诊断结果。2、PLC应用系统的调试在完成硬件软件系统设计和总体设计之后，除要分别对硬件系统和软件系统进行调试外，还必须对硬件系统和软件系统进行联合调试和试运行，反复进行硬件系统和软件系统的修改调整之后，使整个控制系统能全部投入正常工作为止。 a、通电之前的检查系统在通电之前必须进行细致的检查，以确保接线及安装等的正确无误。检查的项目主要有以下几个方面:电源线及输入、输出线的连接是否正确，接线端子的螺钉是否松动，压接端子是否存在短路，导线与端子是否接触可靠，端子板连接器的装配是否松动，系统中各单元的装配是否正确和牢固等。各装置间的I/O连接电缆是否连接正确并锁紧，各单元间的连接电缆是否连接正确并锁紧。外接存储器单元(RAM/EEPROM单元)安装是否正确。 输入电源电压的设定检查，有的PLC有外接AC110V电源和AC220V电源两种选择，用户在使用时要充分注意。对存储器的写保护开关的设置进行检查，在编程方式下，应置于可写入侧(ON)其他方式下一般置于写保护侧(OFF)。在完成上述各项检查并确定元误以后，就可以接通电源，进行系统的试运行。 b、系统的试运行系统加电试运行的大致过程如下，在每一步的有关检测内容合格以后再继续进行下一步，当发现不合格内容，应立即予以修正。在未达规定标准之前，不得进行新的试运行项目。接通电源，检查(POWER)LED是否有指示(显示绿色)，检查输入、输出单元用电源电压、端子接线装好编程器或把状态选择开关设定在"编程"状态。在编程状态下，用强制ON/OFF功能检查输出配线，用输入单元指示或I/O监视、I/O多点监视等功能检查输入配线和信号是否正常。将编程器的工作方式选择开关设在"监视"或"运行"位置，检查"运行"(RUN)指示灯是否有指示。 按系统的调试方法对用户程序进行反复调试、检查和校验PLC工作是否正常，直到系统完全合乎原设计要求为止。将已调试好的用户程序用磁带、软盘或EEPROM记录下来，以便长期保存。为便于查阅和以后的修改或完善，最好将此程序打印成程序清单。系统试运行必须经过足够长的时间，以便让各种异常情况尽可能地暴露出来，经过处理，保证系统的顺利运行。 3、PLC应用系统的自检为了使系统停机时间压缩到最短，PLC本身有各种各样的自诊断功能，以使机器运行的各种异常或报警及时得到处理。对于各种型号不同的PLC系统，其“错误”信息给出的形式不尽相同，下表是以欧姆龙C200H型CPU面板上的指示列出来的。因此有些说明有局限性，如WDT的时间各机型是不相同的，特殊辅助继电器(25215)的名称各种机型也不相同，但其含义大致基本一样，具体的确切含义应查阅各机型的使用于册，表中内容只是作为参考。 表面板指示灯含义说明CPU单元指示灯状态故障内容故障主要原因现象POWERALARMRUNOUTINHIBIT亮灭远程电源未接通远程I/O电源断开系统不运行I/O单元等待工作I/O单元未工作灭灭灭灭电源断停电lOms以上系统工作中断亮灭灭CPU模块异常Watchdog(130ms以上)亮灭亮存储器异常无存储器或损坏无END指令程序末无END指令I/O总线异常CPU与I/O数据传送错I/O单元过多I/O地址重叠I/O设定错输入输出模块位置错系统异常程序中执行了FALS指令 亮亮闪烁系统异常程序中执行了FALS指令系统工作不中断工作周期超长WDT(l30～l30ms)I/O寻址异常卸若I/O单元电池异常电池电压过低高性能单元异常CPU与高性能单元间故障远程I/O异常远程I/O主从站间故障亮亮上位机链故障与上位机之间的通信故障亮亮亮负载切断特殊辅助继电器(25215)接通I/O全部切断在OMRONC200H型PLC的CPU单元面板上设置了下列指示灯:a、OWERLED(电源指示灯):灯亮表示PLC系统的供电正常。 负载被切断，专用辅助继电器(25215)接通时亮，这时，输出单元的全部输出被切断。灯亮表示PLC系统的运行状态正常。b、RUNLED(运行指示灯)：c、ERRORLED(工作异常指示灯):出现中断运行的异常时灯亮，同时运行停止。这时RUNLED灭，输出全部被切断。d、ALARMLED(报警指示灯):出现不中断运行的异常时闪烁，系统继续运转。e、OUTINHIBITLED(切断负载指示灯): 4、PLC故障的检查流程PLC均具有一定的自检能力，而且在系统运行周期中都有自诊断处理阶段。当系统工作过程中一旦有故障发生，重要的是首先要充分了解故障，判断故障发生的具体位置，分析故障现象，是否具有再生性，是否与其他设备相关等，然后再深究故障产生的原因，并设法予以排除。一般可按照下列流程进行检查。a、总体检查根据总体检查的情况，先找出故障点的大方向，然后逐步细化，以找出具体的故障，具体流程如图1-42所示。由图1-42可看出，对PLC系统的检查是按照电源→系统→报警→I/O接口→工作环境的顺序逐一搜索故障区域。 b、电源、系统的检查PLC中的电源是故障率较高的部件，由于从POWER的指示可以大致确定电源的状态因此对它的诊断是比较容易的电源，即必须在PLC的电源工作正常的条件下检查。因此首先检查或修理电源不仅是可能的，而且也是必需的。假若在总体检查中发现电源指示灯不亮，就需要对供电系统进行检查。首先要检查一下电源指示灯及熔丝是否完好，然后再检查有无电源及电源是否被接入机器等等。为此我们可以大致按照下图所示的流程逐步予以检查。 总体检查流程电源检查流程 对电源系统故障进行检查时，需要事先了解并熟悉有关的供电标准，现在以OMRONC200H型为例，见下表：单元供电标准单元型号供电电压容许电压变化范围电压切换端子更换用熔断器C200H-CPU0l-EC200H-PS221C200H-PT001-PAC100～120VAC85～132V短路250V，2AΦ5.2mmx20mm(MF51NR)AC200～240VAC170～264V开路从图中可以看到，这种检查是极粗略的，但可排除相当部分的常见故障。更换单元的意思是利用备品投入使用，以尽可能地缩短故障停机时间，同时对更换下来的单元，在不影响机器运行的情况下，详细查找故障点，经修复后备用。 c、系统运行异常检查 在确定PLC的电源系统是正常的情况下，系统因运行异常而终止工作，此时应作本项检查。"运行异常"检查是PLC系统中最为困难然而又是最经常要做的工作。由于此时系统已停止工作("RUN"灯不亮)，因此迅速处理，以便使系统恢复正常工作，这是非常重要的。图1-44为系统异常时的检查流程。d、系统报警检查系统报警(ALARM)是指系统存在非致命性的故障，因此一般不会中止系统工作。即使如此，也仍然必须尽快查清原因，迅速排除。必要时甚至可以停机来处理故障。报警故障首先反映在报警指示灯的闪烁。因此当发现报警指示灯的上述现象，就应该转入查找引起故障的原因，千万不可认为"既然不影响工作，查与不查影响不大"，以致引起更大故障。图1-45为系统报警检查的流程。 系统报警检查流程 e、输入输出的检查系统的输入和输出(I/O)是CPU与外部控制对象沟通信息的通道，能否正常工作，除了和输入、输出单元有关，还与连接配线、接线端子、熔丝一类元件的状态有关，是PLC系统中最多见的故障。因此在作I/O检查时，首先应从导线、端子等接触方面入手。此外,由于I/O是与外部设备直接连接，因此一方面导致故障的多样化(因为现场的情况是很复杂的)，另一方面也容易损坏相应的I/O电路。所以通常在系统发生故障后，除首先考虑是否是电源故障外，着重应考虑是否是I/O的故障。尤其是在系统正常运行过程中，突然发生故障而中止工作或报警时更是如此。由于I/O故障情况太复杂，这里只以一个极其简单的线路为例通过图1-46来说明此检查过程。 I/0检查示例流程 f、工作环境的检查影响PLC工作的环境因素主要是温度、湿度、噪声与粉尘个别环境还存在腐蚀性气体(如酸、碱等)。除温度希望在一定范围内，即既要避免过高，又要避免过低外，其他一些因素多为希望避免过高。对环境检查和其他内容的检查不同，那就是环境因素对机器工作的影响是各自独立的，或者可以认为是互相独立的，因此检查流程关系不密切。工作环境检查的流程如下图所示。 工作环境检查流程 g、常见故障的处理通过上述检查，通常均可以查清PLC电路故障之外的一般性故障，经实践表明，这种比较符合人们思路的流程对系统维护是非常重要的。但在按流程操作时，还是需要作各种测试，并根据经验来作出一定的判断，这对一些初学者来讲还是有一定困难的。下表分别列出了CPU模块、输入模块、输出模块的异常现象、推测原因及处理方法。序号故障现象推测原因处理1"POWER"LED不亮1)熔丝熔断2)输入接触不良3)输入线断更换熔丝管重接更换连线CPU模块常见故障处理 序号故障现象推测原因处理2熔丝多次熔断1)负载短路或过载2)输入电压设定错3)熔丝容量太小更换CPU单元改接正确改换大的3"RUN"LED不亮1)程序中无END指令2)电源故障3)I/O接口地址重复4)远程I/O元电源5)无终端站修改程序检查电源修改接口地址接通I/O电源设定终端站4运行输出继电器不闭合("POWER"LED亮)电源故障查电源5特定继电器不动作I/O总线异常查主模块6特定继电器常动作I/O总线异常查主模块7若干继电器均不动作I/O总线异常查主模块 序号故障现象推测原因处理1输入均不接通1)未加外部输入电源2)外部输入电压低3)端子螺钉松动4)端子板接触不良供电调整合适拧紧处理后重接2输入全部不关断输入单元电路故障更换I/O模块3特定继电器不接通1)输入器件故障2)输入配线断3)输入端子松动4)输入端接触不良5)输入接通时间过短6)输入回路故障更换输入器件检查输入配线拧紧处理后重接调整有关参数更换单元4特定继电器不关断输入回路故障更换单元输入模块常见故障处理 序号故障现象推测原因处理5输入全部断开(动作指示灯灭)输入回路故障更换单元6输入随机性动作1)输入信号电压过低2)输入噪声过大3)端子螺钉松动4)端子连接器接触不良查电源及输入器件加屏蔽或滤波拧紧处理后重接7异常动作的继电器都以8个为一组1)"COM"螺钉松动2)端子板连接器接触不良3)CPU总线故障拧紧处理后重接更换CPU单元8动作正确，指示灯不亮LED损坏更换LED 序号故障现象推测原因处理1输出均不能接通1)未加负载电源2)负载电源坏或过低3)端子接触不良4)熔丝熔断5)输出回路故障6)I/O总线插座脱落接通电源调整或修理处理后重接更换熔丝更换I/O单元重接2输出均不关断输出回路故障更换I/O单元3特定输出继电器不接通(指示灯灭)1)输出接通时间过短2)输出回路故障修改程序更换I/O单元4特定输出继电器不接通(指示灯亮)1)输出继电器损坏2)输出配线断3)输出端子接触不良4)输出回路故障更换继电器检查输出配线处理后重接更换I/O单元输出模块常见故障处理 序号故障现象推测原因处理5特定输出继电器不断开(指示灯灭)1)输出继电器损坏2)输出驱动管不良更换继电器更换输出管6特定输出继电器不断开(指示灯亮)1)输出驱动电路故障2)输出指令中接口地址重复更换I/O单元修改程序7输出随机性动作1)PLC供电电源电压过低2)接触不良3)输出噪声过大调整电源检查端子接线加防噪措施8动作异常的继电器都以8个为一组1)"COM"螺钉松动2)熔丝熔断3)CPU总线故障4)输出端子接触不良拧紧更换熔丝管更换CPU单元处理后重接9动作正确但指示灯灭LED损坏更换LED 5、PLC的检修设备在一定环境下工作运行，总是要发生磨损甚至损坏。尽管PLC是由各种半导体集成电路组成的精密电子设备，而且在可靠性方面采取了很多措施，但由于所应用的各种环境的不同，将对PLC的工作情况产生较大的影响。经常、定期地做好设备维护，可以争取做到设备工作于最佳状态下，使企业获得更好的经济效益，因此做好日常的维护是非常必要的。经常需要检查及维护的项目、内容及标准见下表。定期检查一览表检查项目检查内容标准供电电源在电源端子处测电压变化是否在标准规定值内电压变化范围:上限不超过110%供电电压下限不低于80%供电电压 检查项目检查内容标准外部环境环境温度0～55°C环境湿度相对湿度85%以下振动幅度小于0.5mm，频率10～55Hz粉尘不积尘输入输出用电源在输入输出端子处测电压变化是否在标准规定值内以各输人、输出规格为准安装状态各单元是否可靠牢固无松动连接电缆的连接器是否完全插入并旋紧无松动接线螺钉是否有松动无松动外部接线是否损坏外观无异常 检查项目检查内容标准寿命元件触点输出继电器电气寿命:阻性负载时为30万次感性负载时为10万次机械寿命:5000万次电池电压是否下降5年(25°C) 谢谢！