烟草在线专稿　　摘要：针对制丝线PLC的停机故障，通过深入分析AB品牌的PLC停机原因，从硬件及软件方面提出解决措施，从而提高PLC控制系统的可靠性。

　　关键词：PLC、停机、故障、措施

　　1、前言

　　随着科技的进步和各个卷烟企业自主创新的增强，各个卷烟厂特别是制丝线都采用了PLC控制技术，多采用西门子公司的控制器，AB公司的控制器主要用于电子皮带秤，机电人员接触较少。然而由于大容量的断路器的投入闭合，电网电压的波动，信号线、通讯电缆的屏蔽和布线不良，接地点电位偏移等原因，PLC可能发生各种各样的停机故障，导致不能正常工作，影响生产的连续性及产品质量。

　　2、故障分析

　　PLC的故障诊断技术是指根据PLC当前的工作状态、各运算寄存器的相应标志位、控制程序、通信过程、电源及各部件的监测并结合系统自检判断出故障与否，在故障时给出故障诊断，同时迫使PLC进人故障处理程序的方法和过程。对于电气技术人员而言，只需监测PLC系统提供的系统工作状态字和故障码就可以诊断出PLC的相关故障信息，然后根据故障信息，按照特定处理方法对故障进行处理，从而恢复系统运行。PLC系统都有面板LED指示，电气技术人员可以根据LED的灭或亮，闪烁或颜色从外部大致判断PLC的运行状态。

　　针对不同性质的故障，故障诊断技术提供了不同的处理过程和处理方法。如参数溢出、通信中断等故障可由软件直接清除，然后在下次扫描中自动恢复运行，对系统的运行几乎不造成影响：然而像控制程序被干扰甚至被冲掉的故障，则必须借助其他器件才能恢复运行。对于由于器件损坏而产生的故障，则系统只有在等到器件更换后才能恢复正常。故障诊断技术还同时规定了只有在排除故障原因之后，才能清除故障码和特定状态寄存器，然后由系统自动恢复运行或系统重新上电恢复运行：而且故障处理程序必须为特定的子程序，有着其独特的执行顺序。下面将以AB公司COMPACTLogix系列PLC为例对故障诊断技术进行分析。

　　PLC故障分类虽然不同厂家的PLC系统对故障有不同的分类方法，但是他们都会从PLC工作过程、故障的可恢复性、产生故障的部件、PLC的系列等方面去考虑故障的分类。

　　按照PLC工作过程对故障分类，包括：上电故障，故障码为（0001H一0009H）；转入运行故障，故障码为（0010H一0019H）；运行故障，故障码为（001FH一002FH）；电气技术人员指令故障，故障码为（0030H一0038H）等四种故障。当然对于具体类型或系列的PLC而言上述故障码还有一些差别，而且有些故障码作了系统的保留码，所以必须针对具体的操作手册来分析。由于I/0故障可能发生在上述任何一个过程，所以I/0故障被单独列出，其故障码为（XX50H—XX94H）。

　　按照故障的可恢复性来分类，包括：非电气技术人员故障（Non—User）、永久故障（Non—Recover）、可恢复故障（Recover）。非电气技术人员故障是由于多种原因导致终止执行电气技术人员程序而造成的。在这种情况下PLC系统不会执行错误处理子程序。同时可能意味着电气技术人员程序可能遭到破坏；永久故障一般为不可恢复故障，此时PLC系统会转到错误处理子程序，但系统无法清除故障（故障源，故障码均不能被清除）。可恢复故障发生时，PLC系统将执行错误处理子程序，电气技术人员可在错误处理子程序中清除故障源和故障码，从而恢复系统运行。

　　上电故障在我们应用的系统中约占总故障的40%一60%，其大多由于大地噪声干扰、闪电干扰、接地、对感性负载缺乏浪涌抑制器（吸收器）等原因造成的；同时电源模块供电不足、底板驱动能力不兼容（不足）、电池电压过低也会产生上电故障。这些干扰通常体现在控制程序丢失，严重时可损坏PLC电源模块、I/O模块等。

　　通常PLC安装在控制柜内部，因此空间辐射干扰对PLC系统影响很小，干扰一般通过电源线、接地线和信号线对系统产生影响。通过对PLC电源损坏的模块检测发现一般为高压侧电路损坏。如：高压滤波电容击穿，TVs（瞬态电压抑制器击穿），高压泄放保护电路（双向可控硅）击穿，严重时底板总线驱动电路被损坏，板内电源（+5V，+24V）地线与屏蔽线之间的保护电路被击穿。通过对大多数PLC系统的调查发现，PLC的接地一般与其他大电源系统联在一起以节约各种成本，或者接地电阻不能满足要求。接地系统对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作；发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。各供电回路隔离不良也是导致产生PLC上电故障的重要原因。由于开关操作浪涌、大型电力设备起停、交流直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到PLC电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其结构及制造工艺因素使其隔离性能并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。转入运行故障主要为可恢复故障。该故障发生的原因主要有：电气技术人员在没有清除故障标志的情况下就让PLC转入运行，或者电气技术人员让PLC首先执行故障处理程序，但故障处理没有对当前发生的故障做出处理等。如果电气技术人员配置的存储器模块与当前的PLC的配置不兼容或相互矛盾则也会发生该种故障。当然如果接地不符合要求，电源功率太小等原因也可能发生诸如内部文件系统、配置文件等非电气技术人员故障。运行故障、指令故障主要为可恢复故障，约占总故障的25%。主要由以下原因产生：通信指令、定时指令等指令产生的中断请求堆栈溢出；计时器目标值为负、计时器的时间基准与该版本的PLC不兼容等；高速计数指令、PID指令、立即输入输出指令、堆栈指令、RET指令、字符串指令等由于参数配置，或运行状态不符合指令要求；间接寻址超出相应数据文件的长度，指令行嵌套过多，硬件狗超时等。I/0故障大多数为可恢复故障。由于干扰或扰动导致主程序“卡壳”，I/0模块的配置文件丢失或被移动导致I/O工作失常，模块插在没有配置的插槽中或模块产生自复位信号等，硬件中断故障，G文件，Ml，M2文件配置于模块不匹配，CPU不能读取模块的故障码等原因可能产生该类故障。

　　3、解决措施

　　PLC故障处理方法如果发生了特定的故障（非电气技术人员故障除外）则中断主程序，运行控制程序的故障处理子程序。通常PLC不会运行电气技术人员程序的故障处理程序，只有当永久故障或可恢复性故障发生时才会停止主程序跳到电气技术人员程序的故障处理程序。下图描述了可能发生这种中断的几个阶段：

　　如果PLC发生了永久故障，则PLC将在“执行程序”阶段终止电气技术人员程序的主程序，转入执行电气技术人员程序的故障处理子程序且只会执行一次，然后PLC维持故障，直到故障清除。如果PLC捕捉到可恢复故障，则PLC暂停执行电气技术人员程序的主程序，转入执行电气技术人员程序的故障处理子程序，然后继续运行电气技术人员程序的主程序；若在最后一条指令（end）执行前故障没有被清除则PLC维持故障。当PLC维持故障时，PLC不会执行电气技术人员程序。对于非电气技术人员故障，PLC不执行故障处理子程序。所以对于永久故障我们可以在故障处理子程序启动MSG指令，用来通知网络中的其他节点，或启动备用系统。对于可恢复故障，可以在故障处理予程序排除故障原因，清除故障标志从而恢复运行。而对于非电气技术人员故障，我们可以利用PLC的自动重装载技术恢复系统，同时根据发生故障的原因有针对性的进行处理。

　　3.1上电故障的处理办法

　　上电故障主要为非电气技术人员故障，通常采取增添隔离变压器，采取二级过压保护，使用单独UPS供电或更换器件等；同时利用自动重装载功能，在系统软件无法恢复的情况下EEPROM自动重新装载控制程序及数据，从而恢复系统运行。例如，某CPU1747一L541的程序被冲掉，甚至P2电源损坏。通过PLC的诊断系统，我们发现故障码为0002H，故障类型为上电故障。故障描述为硬件狗异常超时。故障产生的可能原因为大地干扰、闪电、接地不良、缺少浪涌抑制器等。同时参考针对工业现场故发生的情况和事后的故障分析。我们采用了如下的方案：增加隔离变压器+RC过压保护（或TVS），如图：

　　其中隔离变压器采用380V供电，其输出为200V或220V，考虑P2电源不大于50VA，隔离层接入大地，则电容C1约l毫法，电阻R1约20～100欧姆。经现场使用和实验测试发现对于改善供电电压过高，隔离效果差，电源零线浮动较大等有比较大的效果，而且容易实现和安装。当然采取具有稳压，隔离等提高供电质量措施的UPS对PLC单独供电也能起到同样的作用。同时为了在万一发生电气技术人员程序被冲掉的情况后能及时的恢复系统运行，我们把电气技术人员程序存放在EEPROM内，S1/10置位；则当PLC监测到电气技术人员程序错误时就进行重装载。当然PLC的自动重装载技术还有很强大的恢复功能，如：S：I/1l置位则在PLC每次重新上电时自动重装载：S：1/12置位则在PLC每次上电时自动重新装载。同时将转入到运行状态等。

　　3.2可恢复性故障的处理办法　

　　可恢复故障发生时，PLC将中断主程序，转到电气技术人员程序的错误处理子程序。如果在错误处理子程序中清除了故障源和故障标志，则PLC将继续执行主程序；如果电气技术人员没有能够清除相应故障，则PLC将停止运行主程序，显示故障状态。由此，电气技术人员必须在错误处理子程序中根据相应的故障码，进行相应的处理。在程序使用计数器、模拟量的计算、定时器、表达式等操作时，就要特别注意对溢出错误的处理。

　　3.3其他故障的处理方法　　

　　当永久