张运迫
陕西延长延安能源化工有限责任公司
摘要：随着现代化企业自动化生产规模的扩大,人工智能、机器人、大数据的发展，PLC在工业自动化控制中的用途越来越广泛。PLC是专为工业生产控制设计的,一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是，在生产危险性场所、污染性场所，PLC发挥重要作用，在PLC控制系统中,如果环境过于恶劣、安装、使用不当都会降低系统的安全性、可靠性。
关键词：工业控制；环境污染；危险性场所；可靠性
前言
PLC控制也属于一种专用计算机控制系统,由中央处理单元CPU、存储器、输入输出I/O模块以及编程器等组成。PLC硬件部分包括外围设备、线路、桥架及其硬件配套设施，电源模块、I/O模块等,其中外围线路由现场信号输入(比如按钮、行程开关、光电开关、各种传感器的输出开关量、中间继电器输出等和现场输出信号)、(比如电磁阀线圈、继电器、接触器、电阻丝、电动机、电缆线、控制箱等)组成。在引起PLC的常见故障中,主要分为功能性故障和硬件故障两大类,其中硬件部分的故障要占到80%以上，其余PLC部分占20%。
故障简介及处理措施
一、 硬件系统元器件故障
此类故障在PLC工作一定时间后，在日常的故障中经常发生。在PLC控制回路中如果出现元器件损坏故障,PLC控制系统就会立即自动停止工作。输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口,其元器件质量的可靠、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。因此对于开关量输出来说,PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式,具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定,选择不当会使系统可靠性降低,严重时导致系统不能正常工作。此外,PLC的输出端子带负载能力是有限的,如果超过了规定的最大限值,必须外接继电器或接触器,才能正常工作。外接继电器、接触器、传感器、电磁阀等执行元件的好坏,是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良等因素引起停车。
二 、端子接线接触不良
此类故障在PLC工作一定时间后随着设备运行的频率升高。由于控制柜配线缺陷或者使用中的较强震动加剧及机械寿命等原因,接线头或元器件接线柱易产生松动而引起接触不良，控制回路不通，断路器线圈不得电，断路器不吸合，设备无法启动开车。
这类故障的排除方法是使用测量工具,借助控制系统原理图或者是PLC逻辑梯形图进行故障诊断维修，顺藤摸瓜，找到故障点。对于某些比较重要的外设接线端子的接线,为保证可靠连接,一般采用焊接冷压片或冷压插针的方法处理。
三、PLC出现非正常工作的功能性故障及环境引起的故障
（一）、PLC受到干扰引起的功能性故障
自动化系统中所使用的各种类型PLC,是专门为工业生产环境而设计的控制装置,在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施,具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性,因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下,外部干扰是随机的,与系统结构无关,且干扰源是无法消除的,只能针对具体情况加以限制;内部干扰与系统结构有关,主要通过系统内交流主电路,模拟量输入信号等引起,通过精心设计系统线路或系统软件滤波等处理,可使内部干扰得到最大限度的抑制。PLC生产现场的抗干扰技术措施,通常从电源与保护接地、屏蔽接地、接线安排、抗噪声污染、尘埃污染和潮湿等多方面处理解决。
（1）电源与接地保护属硬性原因 之一
PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线,对于电源线来电子干扰,一般都有足够强的抑制能力。但是电源干扰特别严重,可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的各种干扰,提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元,则其电源必须与基本单元共用一个控制开关,属于同回路上的控制，其上电与断电必须同时进行。
为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC接专用地线,接地线线径要达到标准，截面不小于16平，一般截面不少于25平更可靠,接地电阻要小于1Ω,接地点应尽可能靠近PLC控制系统,并且接地点要与其它设备分开，形成独立的接地回路。对控制系统中的强电设备,其外壳、柜体、附属配套钢构件必须可靠接地。PLC内部电路包括CPU、存储器和其他接口共接数字地,外部电路包括A/D、D/A等共接模拟地,并用粗短的铜线将PLC底板与中央接地点星形联结防噪声干扰、粉尘干扰。PLC非接地工作时,应做好电磁干扰防火墙，应将PLC系统的安装结构件与大地可靠接地以抑制电磁干扰，防止形成强大的静电场。
（2）电缆线的敷设是又一个重要的原因
电缆敷设分桥架敷设或者电缆沟敷设：电缆桥架敷设，电缆的排线宜采用动力到控制、高压到低压、控制到信号由上而下的顺序，并且间距不低于10cm.将直流和交流电压的数字量信号线与模拟量信号线一定要各自用独立的电缆,且采用带屏蔽电缆。电缆沟电缆敷设，电缆敷设方案和桥架敷设基本雷同，区别就是每层之间有100cm厚的细沙并且盖砖，盖砖横截面应该超出侧边电缆的50cm，做以安全隔离。故此，PLC系统的电缆敷设应按照专业规范施工，防止电磁干扰，并且在开关柜内电缆头的接地线、屏蔽线一定要可靠接地。
（3）就是用屏护排除干扰措施及强磁处理措施
PLC外壳的屏蔽,一般应保证与电气柜浮空。
在PLC外壳底板上加装一块等位屏蔽板(行业目前采用50cmX4cm铜排),保护地使用铜导线与底板保持一星点（一点）连接,其截面积应不少于16mm2,以构成等电位屏蔽体,有效地消纳外部电磁场的干扰。对模拟量信号的屏蔽总线可绝缘,并将中央点连到参考电位或地(GND)上。数字量信号线的电缆两端可靠接地，保证良好地抑制高频放电电离或防电磁干扰。
对处于强磁场的电磁设备，部分要进行金属屏蔽,电控柜内不宜采用荧光灯具长期照明。PLC控制系统电源也应采用相应的抗干扰措施。PLC控制系统电源抗干扰的方法有采用隔离变压器、低压滤波器及应用频谱均衡法等方案。其中隔离变压器是最常用抗干扰设备,因为PLC的I/O模块电源常用DC24V,须经隔离变压器降压,再经整流桥整流供给,以保障安全的平稳的控制电源。
（二）、 PLC间歇性死机
PLC间歇死机的特征是PLC每运行一定的时间就出现死机或者程序出错及不同的中断故障显示,重新启动后又一切正常。根据实践经验认为,该现象最常见原因是由于PLC机体长时间的受潮和积尘造成，严重的可制使CPU板短路烧毁。所以应定期停机对PLC控制板等处进行吹扫。吹扫时可先用压缩空气或软毛刷将控制板上、各插槽中的灰尘吹扫净,再用95%酒精擦净插槽及控制板插头。清扫完成后，恢复原样，并上电重新调试，使PLC控制系统恢复正常运行。
（三）、PLC无故程序丢失
PLC控制程序丢失，一般是由于接地不良、接线有误、操作失误、环境干扰和电气干扰等多方面的原因造成的。
因此说明，PLC主机及模块必须有良好的接地；主机电源线的相线与中性线必须接线正确；预先准备好程序包,用作备份；使用手持编程器查找故障时,应将锁定开关置于垂直位置,拔出就可起到保护内存的功能；由干扰的原因造成PLC程序丢失,其处理方法可参照PLC受干扰引起故障的处理。对PLC出现此类故障时,只要按照一般的故障规律进行判断,就可以迅速地把故障排除掉，保障设备工业控制及时投运，减少经济损失。
经验教训
在PLC运行中，经常性伴随故障的发生，我们应该维护好系统的硬件设备、软件设备，接地可靠，并做好设备的6S管理，及时清理灰尘，做好防尘、防潮、防静电防护，避免高危环境污染，保障设备工业自动化控制过程的可靠性、安全性，提高生产效率。
参考资料：
李明建 - 《无线互联科技》 发表: 2017年
何键，段佳慧 - 《山东工业技术》 发表: 2017年
孟强 - 《科技展望》 发表: 2016年