PLC的常見(jiàn)故障及診斷方法

一、與PLC有關(guān)的故障的特點(diǎn)

（1）數(shù)控機(jī)床中與PLC有關(guān)的故障，首先應(yīng)確認(rèn)PLC的運(yùn)行狀態(tài)，判斷是自動(dòng)運(yùn)行方式還是停止方式。

（2）在PLC正常運(yùn)行情況下，分析與PLC相關(guān)的故障時(shí)，應(yīng)先把不正常的輸出結(jié)果確定下來(lái)，然后就可以開(kāi)始查找故障了。

（3）大多數(shù)有關(guān)PLC的故障是外圍接口信號(hào)故障，所以在維修時(shí)，只要PLC有些部分控制的動(dòng)作正常，都不應(yīng)該懷疑PLC程序。如果通過(guò)診斷確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出，而PLC的物理接口沒(méi)有輸出，則為硬件接口電路故障

（4）硬件故障多于軟件故障。例如，當(dāng)程序執(zhí)行M07（冷卻液開(kāi)），而機(jī)床無(wú)此動(dòng)作，大多是由于外部信號(hào)不滿足，或執(zhí)行元件故障，而不是CNC與PLC接口信號(hào)的故障。

二、與PLC有關(guān)的故障檢測(cè)方法

1、根據(jù)故障號(hào)診斷故障

數(shù)控機(jī)床的PLC程序?qū)儆跈C(jī)床廠家的二次開(kāi)發(fā)，即根據(jù)機(jī)床的功能和特點(diǎn)，編制相應(yīng)的動(dòng)作順序以及報(bào)警文本，對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)異常情況，會(huì)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。在維修過(guò)程中，要充分利用這些信息。

維修實(shí)例1：某數(shù)控機(jī)床的換刀系統(tǒng)在換刀指令時(shí)不動(dòng)作，機(jī)械臂停留在行程中間位置上，CRT顯示某報(bào)警號(hào)，查手冊(cè)得知該報(bào)警號(hào)表示換刀系統(tǒng)機(jī)械臂位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)為“0”，即“刀庫(kù)換刀位置錯(cuò)誤”。

根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，可診斷故障發(fā)生在換刀裝置和刀庫(kù)兩部分，由于相應(yīng)的位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)送至PLC的輸入口，從而導(dǎo)致機(jī)床中斷換刀。造成開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)的可能原因有兩個(gè)：一是由于液壓或機(jī)械上的原因造成動(dòng)作不到位而使開(kāi)關(guān)得不到感應(yīng)；二是接近開(kāi)關(guān)失靈。

首先檢查刀庫(kù)中的接近開(kāi)關(guān)，用一薄金屬片接近感應(yīng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)正常。因機(jī)械臂停留在中間位置，所以兩個(gè)信號(hào)都為“0”。

機(jī)械裝置檢查：“臂縮回”的動(dòng)作是由電磁閥YV21控制的，手動(dòng)該電磁閥，把機(jī)械臂退回至“臂縮回”位置，機(jī)械恢復(fù)正常。這說(shuō)明手控電磁閥能使換刀位置定位，從而排除了液壓或機(jī)械上的阻滯造成換刀系統(tǒng)不到位的可能性。

由以上分析可知，PLC的輸入信號(hào)正常，輸出動(dòng)作無(wú)誤，問(wèn)題出在操作不當(dāng)或PLC設(shè)置不當(dāng)上，經(jīng)過(guò)操作觀察，兩次換刀時(shí)間的間隔小于PLC規(guī)定的要求，從而造成PLC程序執(zhí)行錯(cuò)誤引起報(bào)警。

2、根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障

數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作都是按照一定的順序來(lái)完成的，因此觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，比較正常與故障時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障原因。

3、根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障

數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的控制原理來(lái)設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)控制對(duì)象工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)來(lái)檢查。維修實(shí)例2：數(shù)控車床工件夾緊故障。

故障現(xiàn)象：該數(shù)控車床配備FANUC-OT系統(tǒng)，當(dāng)腳踏尾座開(kāi)關(guān)使套筒頂尖頂緊工件時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。尾架套筒的示意圖和PLC輸入開(kāi)關(guān)分別如圖4.1和4.2所示。

故障診斷：在系統(tǒng)診斷狀態(tài)下，調(diào)出PLC輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)腳踏尾座開(kāi)關(guān)輸入X04.2為“1”，尾座套筒轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X17.3為“1”，潤(rùn)滑油液面開(kāi)關(guān)X17.6為“1”。調(diào)出PLC輸出信號(hào)，當(dāng)腳踏尾座開(kāi)關(guān)被壓下時(shí)，輸出Y49.0為“1”，同時(shí)電磁閥也得電。這說(shuō)明系統(tǒng)PLC輸入/輸出狀態(tài)均正常，分析尾座套筒液壓系統(tǒng)的故障可能性較大。

當(dāng)電磁閥YV4.1得電后，液壓油經(jīng)溢流閥、流量控制閥和單向閥進(jìn)入尾座套筒液壓缸，使其向前頂緊工件。松開(kāi)腳踏尾座開(kāi)關(guān)后，電磁閥處于中間位置，油路停止供油。由于單向閥的作用，尾座套筒向前時(shí)的油壓得到保持，該油壓使壓力繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)接通，在系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)中X00.2為“1”，但檢查系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)X00.2為“0”，說(shuō)明壓力繼電器有問(wèn)題，經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)其觸點(diǎn)損壞。

4、根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障

數(shù)控機(jī)床中，輸入/輸出信號(hào)的傳遞一般都要通過(guò)PLC接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此許多故障都會(huì)在PLC的I/O接口這個(gè)通道中反映出來(lái)。數(shù)控機(jī)床的這個(gè)特點(diǎn)為故障診斷提供了方便，不用萬(wàn)用表就可以知道信號(hào)的狀態(tài)，但要熟悉有關(guān)控制對(duì)象的正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。

5、通過(guò)梯形圖診斷故障

根據(jù)PLC的梯形圖分析和診斷故障是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法，用這種方法診斷機(jī)床故障首先應(yīng)搞清機(jī)床的工作原理、動(dòng)作順序和連鎖關(guān)系，然后利用系統(tǒng)的自診斷功能或通過(guò)機(jī)外編程器，根據(jù)PLC梯形圖查看相關(guān)的輸入/輸出及標(biāo)志位的狀態(tài)，從而確定故障原因。

維修實(shí)例3：配備SIN810數(shù)控系統(tǒng)的加工中心，出現(xiàn)分度工作臺(tái)不分度的故障且無(wú)報(bào)警。

根據(jù)工作原理，分度的齒條和齒輪嚙合，這個(gè)動(dòng)作是靠液壓裝置來(lái)完成的，由PLC輸出Q1.4控制電磁閥YVl4來(lái)執(zhí)行。PLC相關(guān)部分的梯形圖如圖4.3。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSIS中的“STATUSPLC”軟鍵，實(shí)時(shí)查看Q1.4的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)為“0”；由PLC梯形圖查看F123.0也為“0”，按梯形圖逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)F105.2為“0”，導(dǎo)致F123.0為“0”；根據(jù)梯形圖查看STATUSPLC中的輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)IlO.2為“0”從而導(dǎo)致F105.2為“0”。19.3、19.4、110.2、IlO.3為4個(gè)接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，以檢測(cè)齒條和齒輪是否嚙合。分度時(shí)，這4個(gè)接近開(kāi)關(guān)都應(yīng)有信號(hào)，即都應(yīng)閉合，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)110.2未閉合。處理方法：檢查機(jī)械部分確認(rèn)機(jī)械是否到位；檢查接近開(kāi)關(guān)是否損壞。根據(jù)這個(gè)線索繼續(xù)查看，最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)19.4、110.2動(dòng)作不同步，導(dǎo)致了工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步確認(rèn)為三工位分度頭產(chǎn)生機(jī)械錯(cuò)位。調(diào)整機(jī)械裝置，使其與二工位同步后，故障消除。

6、動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障

有些數(shù)控系統(tǒng)帶有梯形圖監(jiān)控功能，調(diào)出梯形圖畫面，即可以看到輸入/輸出點(diǎn)的狀態(tài)和梯形圖執(zhí)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，有的系統(tǒng)則需要機(jī)外編程器才能在線監(jiān)控程序的運(yùn)行。有些PLC在發(fā)生故障時(shí)，因過(guò)程變化快，查看I/O及標(biāo)志無(wú)法跟蹤。此時(shí)需要通過(guò)PLC動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)觀察I/O及標(biāo)志位狀態(tài)的瞬間變化，根據(jù)PLC的工作原理作出診斷。

PLC的故障維修步驟

對(duì)于PLC系統(tǒng)的故障檢測(cè)法：一摸、二看、三聞、四聽(tīng)、五按跡尋蹤法、六替換法。

一摸、查CPU的溫度高不高，CPU正常運(yùn)行溫度不超過(guò)60℃，因手能接受的溫度為人體溫度37～38℃，手感為宜

二看、看各板上的各模塊指示燈是否正常

三聞、聞?dòng)袥](méi)有異味，電子元件或線纜有無(wú)燒毀

四聽(tīng)、聽(tīng)有無(wú)異動(dòng)，鏍絲釘松動(dòng)、繼電器正常工作與否，聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的反映情況

五、出現(xiàn)故障根據(jù)圖紙和工藝流程來(lái)尋找故障所在地

六、對(duì)不確定的部位進(jìn)行部件替換法來(lái)確定故障。

故障檢測(cè)具體步驟：

當(dāng)PLC的軟件不正常時(shí)，主要看CPU的RUN狀態(tài)是否正常，不正常則進(jìn)行CPU清除后重新下載控制程序。當(dāng)PLC硬件不正常時(shí)則要按以下順序進(jìn)行檢查工作：

1、查看PLC電源是否有電，有電則測(cè)量電壓是否在+24V的±5%范圍之內(nèi)，有電且正常，則進(jìn)行下一步;有電不正常則進(jìn)行電源模塊的輸出端與輸入端進(jìn)行檢測(cè)，若輸出端不正常而輸入端正常，則更換模塊;若輸入端不正常，則進(jìn)行輸入端的逆流法則進(jìn)行相應(yīng)檢查，如進(jìn)行24V交直流變壓器的輸入電壓端的交流電壓220V的±10%檢查，正常，則更換直流24V變壓器。無(wú)電則按跡尋蹤，借助原理圖+現(xiàn)場(chǎng)布置總圖+接線圖紙，檢查給電源模塊供電的各種電器器件的輸出端的接線是否正確，不正確，重新接線;正確用萬(wàn)用表則檢查空氣開(kāi)關(guān)的進(jìn)線端與出線端有無(wú)正常供電，無(wú)正常供電，查明是外界還是自身原因，若為外界則是電壓不足還是根本無(wú)電壓，或負(fù)載過(guò)重，又或嚴(yán)重過(guò)流等等的分析，一直到將事故排除正常供電為止;若為本身器件壞則更換之。

2、了解過(guò)CPU工作模式及優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)有STOP、HOLDUP、STARTUP（WARMRESTART、COLDRESTART）;低優(yōu)先級(jí)有：RUN、RUN-P（PG/PC的在線讀寫程序）。查看CPU是在RUN模式，或是在STOP模式，又或是RUN模式的閃爍狀態(tài)和STOP模式兼有的保持模式或叫調(diào)試模式。如果僅是RUN模式則CPU和各板為正常進(jìn)行第3步。如果是保持模式出現(xiàn)，可能是運(yùn)行過(guò)程中用戶程序出現(xiàn)斷點(diǎn)而處于調(diào)試程序狀態(tài)，或在啟動(dòng)模式下斷點(diǎn)出現(xiàn)，對(duì)此情況重新調(diào)試好程序，再次將控制程序下載到CPU中方可。

3、進(jìn)行各個(gè)主板和擴(kuò)展板上的通迅電纜檢查和各模塊各LED燈的檢察，看是否有壞模塊出現(xiàn)fault燈亮，若有則該模塊不正常。對(duì)于數(shù)字量輸出模塊上各點(diǎn)其實(shí)與現(xiàn)實(shí)生活上的電燈開(kāi)關(guān)是一樣的功能且為常開(kāi)點(diǎn)，所以在線檢修該模塊的任一點(diǎn)時(shí)，只要在無(wú)接線時(shí)且該地址在控制程序不給輸出信號(hào)時(shí)來(lái)檢測(cè)其通不通就可以了，若通，則該點(diǎn)不正常，不通則正常;不正常時(shí)要進(jìn)行硬件連接線的另選點(diǎn)重接工作;另外我們也可以用新模塊進(jìn)行更換后，對(duì)替換下來(lái)的模塊的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量通斷狀態(tài)，通，則該點(diǎn)壞，不通該點(diǎn)為好。

4、對(duì)大量輸出模塊的板子上的電源模塊在正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)是不能斷電的，因?yàn)榇藭r(shí)斷電的話，將使繼電器柜中的常開(kāi)繼電器變?yōu)槌ｉ_(kāi)狀態(tài)，容易發(fā)生錯(cuò)誤，因此要對(duì)此類的輸出模塊進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要與現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)行該部分相關(guān)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作后，再撤去數(shù)字量輸出模塊的供電線后對(duì)模塊測(cè)點(diǎn)工作。