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PLC的故障診斷是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，是保證PLC控制系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文對(duì)常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實(shí)際工作過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到對(duì)PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護(hù)，以保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行
PLC的硬件組成部分都有哪些
PLC的硬件主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。
 
對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過(guò)總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。
 
盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
 
1、中央處理單元(CPU)
 
同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類(lèi)：通用微處理器(如Z80、8086、80286等)、單片微處理器(如8031、8096等)和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。
 
目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個(gè)CPU。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。
 
在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：
 
1)接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。
 
2)診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。
 
3)通過(guò)輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。
 
4)從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。
 
5)根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。
 
2、存儲(chǔ)器
 
存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。
 
系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫(xiě)的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問(wèn)和修改。
 
用戶程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。

如果可接入正余弦編碼器的伺服驅(qū)動(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁腃、D中獲取的單圈位置信息，則可以考慮：1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置;2.利用伺服驅(qū)動(dòng)器讀。　　但是，步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制無(wú)法避免步進(jìn)電機(jī)本身所固有的缺點(diǎn)，即共振、振蕩、失步和難以實(shí)現(xiàn)高速。另一方面，開(kāi)環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)的精度要高于分級(jí)是很困難的，其定位精度比較低。因此，在精度和性要求比較高的中，就必須果用閉環(huán)控制。　　速度更快、功能更新的新一代微處理機(jī)不斷涌現(xiàn)，硬件費(fèi)用會(huì)變得很便宜。體積小、重量輕、耗能少是它們的共同優(yōu)點(diǎn)。（2）可顯著控制的可靠性。集成電路和大規(guī)模集成電路的平均*時(shí)（MTBF）大大長(zhǎng)于分立元件電子電路?！　≈饕蛴校涸O(shè)定的允差范圍??；伺服增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測(cè)裝置有污染；進(jìn)給傳動(dòng)鏈累計(jì)誤差過(guò)大等；（6）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控到伺服驅(qū)動(dòng)器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信 外，還有使能控制信 ，一般為DC+24V繼電器線圈電壓。6結(jié)語(yǔ)綜上所述，數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)器的正確使用除按用戶手冊(cè)正確設(shè)置參數(shù)外，還應(yīng)結(jié)合使用現(xiàn)場(chǎng)和負(fù)載情況，靈活操作。

如FANUC6ME的Nc出現(xiàn)090.091，原因可能是：①主電路故障和進(jìn)給速度太低引起；②脈沖編碼器不良；③脈沖編碼器電源電壓太低(此時(shí)電源15V電壓，使主電路板的+5V端子上的電壓值在4.95-5.10V內(nèi))；④沒(méi)有輸人脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信 而不能正常執(zhí)行參考點(diǎn)返回?！　×硗猓稻幋a器還有一個(gè)方向的問(wèn)題，置零后，如果方向不對(duì)，是從0跳到大，然后由大變小的。一些進(jìn)口的編碼器盡管帶有外部置零功能，但建議還是不要用此功能。（我們碰到很多用進(jìn)口值編碼器會(huì)碰到這樣的困惑，不要就進(jìn)口的）?！　∠旅娼榻B速度-動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩（dynamictorque）特性的測(cè)量法。步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩有大失步轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這兩種轉(zhuǎn)矩隨驅(qū)動(dòng)的增加而下降，原因是由于線圈的電抗增加，電流減少造成的。在低速運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行在振動(dòng)帶區(qū)域，轉(zhuǎn)矩會(huì)突然下降，此為轉(zhuǎn)子的自然振動(dòng)與驅(qū)動(dòng)共振產(chǎn)生的現(xiàn)象；或者，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向突然發(fā)生改變，同時(shí)接收到驅(qū)動(dòng)指令脈沖，也會(huì)產(chǎn)生此現(xiàn)象?！　∠旅孢M(jìn)一步分析負(fù)載對(duì)佳傳動(dòng)比的影響。初速度不為零時(shí)佳傳動(dòng)比的選擇在機(jī)動(dòng)飛行時(shí),舵機(jī)要接受2種控制信 ,種是導(dǎo)引頭來(lái)的指令信 ,它是較低而幅度大的信 ;第二種是自動(dòng)駕駛儀來(lái)的控制彈體姿態(tài)的信 ,它是高頻小幅度信 ,要求舵機(jī)能快速響應(yīng)?！　∪魏坞姍C(jī)都會(huì)，只是程度不同罷了。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)而言，內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。銅損和鐵損都會(huì)以的形式出來(lái)，從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重?！　∫虼耍３趾愣ǖ碾娏髟鲆媸球?qū)動(dòng)精度的一種。值得注意的是，由于電機(jī)電樞繞組參數(shù)可能相互之間有一定的差別，因此這里所提的增益恒定是一個(gè)綜合性指標(biāo)。電流增益誤差對(duì)微動(dòng)步距角誤差的影響比較大。小的電流增益誤差可以微動(dòng)步距角誤差。　　2.電壓輸出接線方式如下圖所示：接線方式描述：編碼器的褐線接工作電壓正極，藍(lán)線接工作電壓負(fù)極，輸出線依次接入PLC的輸入com端，再?gòu)碾娫簇?fù)拉根線接入PLC的輸入com端。4.線性驅(qū)動(dòng)輸出接線方式描述：輸出線依次接入后續(xù)設(shè)備相應(yīng)的輸入點(diǎn)，褐線接工作電壓的正極，藍(lán)線接工作電壓的負(fù)極

更換模塊后，只需將連接器插入相同類(lèi)型的新模塊中，并保留原來(lái)的布線。前端連接器的編碼可避免發(fā)生錯(cuò)誤。

快速連接

連接SIMATICTOP更加簡(jiǎn)單、快速（不是緊湊CPU的板載I/O）。可使用預(yù)先裝配的帶有單個(gè)電纜芯的前端連接器，和帶有前端連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統(tǒng)。

高組裝密度

模塊中為數(shù)眾多的通道使S7-300實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間的設(shè)計(jì)?？墒褂妹總€(gè)模塊中有8至64個(gè)通道（數(shù)字量）或2至8個(gè)通道（模擬量）的模塊。

簡(jiǎn)單參數(shù)化

使用STEP 7對(duì)這些模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化，并且不需要進(jìn)行不便的轉(zhuǎn)換設(shè)置。數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，如果更換了模塊，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)叫碌哪K，避免發(fā)生任何設(shè)置錯(cuò)誤。使用新模塊時(shí)，無(wú)需進(jìn)行軟件升級(jí)?？筛鶕?jù)需要復(fù)制組態(tài)信息，例如用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器。

設(shè)計(jì)和功能

許多不同的數(shù)字量和模擬量模塊根據(jù)每一項(xiàng)任務(wù)的要求，準(zhǔn)確提供輸入/輸出。

數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)量、電壓和電流范圍、電氣隔離、診斷和警報(bào)功能等方面都存在著差別。在這里提到的所有模塊范圍中，SIPLUS組件可用于擴(kuò)展的溫度范圍-25… 60°C和有害的空氣/冷凝。

CU 在多種可以選擇的操作模式下對(duì) PM 和連接的電機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)視。通過(guò)控制單元，可與本地控制器以及監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行通訊。電源模塊的功率范圍為 0.37 kW 至 250 kW。