摘要：随着机加工企业中数控机床的普及，PLC控制系统的设计和生产使用越来越广泛，（在PLC控制系统的设计和生产使用中，）数控机床一旦发生故障，不能及时排除，将对生产进度产生一定的影响。所以相关人员应对该系统的设备消耗、元器件设备故障的发生有较准确的判断，明白的估计，要知道系统的哪些部件最容易出故障，以便采取应对措施。现以对龙门镗铣床西门子S7-300 PLC过程控制系统为例，对PLC过程控制系统故障进行分析，希望对同行日后的生产维护及维修工作有所帮助。
一、系统故障的概念
系统故障一般指整个生产控制系统失效的综合，它可分为PLC故障和设备故障两部分。PLC包括中央处理器、Ｉ∕Ｏ模块、电源、现场控制检测设备以及外部设备（如电源模块、Ｉ∕Ｏ模块、继电器、接触器、电磁阀、电动机）等。
二、系统故障率的分析
根据统计结果显示，PLC的故障率大约占系统总故障率的5%，对照其他型号数控机床如车床PLC过程控制系统的故障分析结果，一般来讲PLC部分的故障率很低，控制设备的故障比例约为95%。
三、PLC过程控制系统故障分布的估计
（1）PLC系统
PLC系统最容易发生故障的地方一般为电源系统和通讯网络系统，电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前PLC的主存储器大多采用可擦写ROM，其使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片，故障率已经大大下降。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使PLC的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。
使用USB/MPI通信适配器的时候，需要选择MPI或者DP协议，设置流程为S7-300菜单选项----设置PG/PC接口----应用程序访问点选择S7ONLINE（STEP7）（最下面那个）----- PC Adapter（AUTO）---属性---自动总线配置文件检测---设置好站地址---启动网络检测，如果此时线路已经连接好，那么会显示检测成功，如果找不到，则看看CPU的STOP灯是否闪烁，不闪烁则正常，如果闪烁，则硬件有问题，可以将存储卡进行初始格式化，因为有可能该卡是一个新卡。也有可能存储卡是坏掉的。此时需要进行 MMC卡初始格式化，方法如下：模式开关拨到MRES得位置，保持九秒钟左右直到STOP灯长亮。需要立即释放模式选择开关，然后立刻把选择开关再次拨到M得位置，过程中STOP闪烁，再次长亮结束。
（2）PLC的I／O端口PLC最大的薄弱环节在I／O端口。PLC的技术优势在于其I／O端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，I／O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少I／O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。
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模拟量输入模块的设定与故障检测：
1.要根据硬件组态去设定模块跳线，即相应的选择方式朝向相应的通道。
2.MANA和M短接。
3.尽量都选择成二线制接线方式
4.SM331中SF指示灯是否亮，如果亮，则硬件接线有问题
5.模块之间通讯是靠背板，信号通过前连接器进入模块，然后模块把这些信号通过背板传给153，然后153和PLC通讯就可以通过编程读取这些数据了。
压力显示数值比实际值变小原因有：1.压力传感器坏掉2.模拟量输入模块坏掉3.信号线坏掉4.最后检查软件
压力显示数值不稳定的原因：1.远离电子显示仪器，如电子压力显示表2.选择芯数少的屏蔽电缆3.屏蔽线接干净地
CPU的SF报警显示硬件中断错误，原因：检查OB程序块是否丢失。
PLC与上位机触摸屏通讯的问题：
OS更新
1.如果是一个新买的触摸屏，需要先对触摸屏进行OS更新
2.如果触摸屏已经下载过程序，后来又用一个更高版本的软件编了程序，也需要先对触摸屏进行OS更新，然后再下载程序。
3.如果在一台计算机上进行触摸屏的控件设置，而又拷贝到另外一台电脑上进行下载，会出现下载不成功的提示，此时需要修改触摸屏控件上的计算机名字才能下载。
通讯设置：
PLC的CPU有两个通讯接口。PLC的CPU与子站通过DP接口通讯，通过电脑程序监控，可以看到PLC程序中整个的运算过程。PLC的CPU与触摸屏之间通过MPI接口进行通讯，此时只是进行一个数据传输与交换的作用。如果相应的接口调换，PLC程序虽然会正常运行，但是触摸屏不会显示数据。
（3）现场控制设备
在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场表现为：
第一类故障点（也是故障最多的地点）在继电器、接触器。如该生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量最大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。在该生产线上所有现场的控制箱都是选用密闭性较好的盘柜，其内部元器件较其他采用敞开式盘柜内元器件的使用寿命明显要长。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。
第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上，因为这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控制系统的有效性。
论文作者:王萍萍,杨爱军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：故障论文; 系统论文; 触摸屏论文; 模块论文; 设备论文; 通讯论文; 故障率论文; 《电力设备》2018年第33期论文;