PLC应用培训和故障诊断测试系统应用设计

【摘要】可编程逻辑控制器（PLC），是一种可以采用可编程的存储器，用于内部存储的程序，可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数等一些面向用户的指令，PLC将各种类型的机械及其生产过程通过数字或者是模拟式控制指令的输入或是输出。PLC是在20世纪60年代以来发展极为迅速的一种新型的针对工业控制的装置，现代化的PLC结合了计算机技术、自动控制技术以及网络通信技术。在目前，PLC在国内外得到了广泛应用，在钢铁、石油、化工、建材、汽车、能源、交通运输以及环保等各个行业。在现代化生产中传统的手动操作已经不能获得好的操控品质，PLC在恶劣的环境特别是在高温高压、易燃易爆的环境中仍然可以高性能、高可靠性的工作，特别是抗干扰能力特别强。PLC将仪表、电气、控制这三个集于一体，从而可以方便灵活的组合成不同的控制系统。本文从PLC的应用培训及其故障诊断方面入手，研究分析其测试系统的应用。

【关键字】PLC应用培训 故障诊断 测试系统

PLC是专门为工业控制而设计的，其结构紧密固定并且体积较小，是实现机电一体化的理想控制设备，随着微电子技术的不断发展，PLC的制造成本不断下降，但是其功能却在不断加强，PLC的应用已逐步涉及每个领域。

一、PLC的应用及培训

（一）PLC的特点

1.PLC具有极高的可靠性且抗干扰能力强

电气控制设备的关键性能主要是要求其可靠性高，传统的继电器控制系统由于使用了大量的中间或是时间继电器，由于这些继电器接触不良，很容易出现故障，在PLC中大量的继电器被软件代替，因此使得不良的接触点大为减少。此外，PLC还采取了一些硬件和软件的抗干扰措施，具有很强大的抗干扰能力，所以使得其可以直接应用于具有强烈干扰的工业企业生产环境中。

2.PLC的使用方便

在操作方面，PLC采用的是编程器进行程序的输入和更改的操作，更改的程序比较简单可以直接根据所需要的条件进行查找并进行更改。在编程方面，PLC有梯形图、布尔助记符、功能图表等多种程序可以控制设计语言来使用。在维修方面也是比较方便的，一旦发生故障，首先可以通过硬件和软件的自我检测，提示维修人员根据所显示的故障信号灯进行相应的维修，这样就为维修节约了维修成本和维修时间。

3.PLC设计较合理，安装工作量少

PLC中用软件替代了很多器件，使得其控制柜的设计和安装的工作量都大大的减少，而且PLC的编程也比较简单，有规律并且比较容易掌握，PLC是专门为工业过程中的控制而设计的控制设备，它的体积比之前大大的减少，而功能却在不断地完善，机械和电气部件都被有机的结合在一起，这大大的减少了安装的工作量。

（二）PLC的工作原理

PLC主要是采用“顺序扫描、不断循环”方式进行工作的，PLC在运行时，cpu 根据用户的控制要求编制好程序并存储于存储器中的程序，然后按指令步序号进行周期性的循环扫描。在每次扫描的过程中，还要完成对输入信号的采样以及对输出状态的刷新等系列工作，这样周而复始进行扫描、采样以及刷新。PLC的扫描工作又大致可以分为输入采样、程序的执行以及输出刷新这三个阶段，并进行不断的循环。

（三）PLC在应用过程中的注意问题

1.PLC的工作环境，首先PLC对环境温度的要求一般在0-55摄氏度，在安装的时候应该注意不能将其放在热量大的原件下面，做好在其四周的通风散热的空间要足够大。而且应该保持空气的相对湿度，PLC还应远离强烈的震动源，还应该避免空气中的腐蚀及易燃的气体。其次应该控制其系统中的干扰及其来源，PLC的干扰源大都来自电流或电压剧烈变化的部位，主要原因是因为电流的改变会产生磁场，对设备会产生电磁辐射，而且磁场的改变也会产生电流，这样就会造成电磁对PLC系统的干扰。在PLC系统中也存在着干扰因素，强电干扰、柜内干扰以及来自信号线的干扰。

（四）PLC的工作方式

PLC首先会做输入处理，在执行程序前，将PLC的整个端子的输入状态写到输入数据的存储器中，所以在执行程序的过程中，即使输入发生变化，输入存储器的数据内容也不会变化，在进行下一个周期的输入处理时，将这种变化写入。在程序处理的时候，PLC将会根据程序存储器的内容，从输入数据存储器中与其他器件的数据存储进行对比，读出各种软器件的开关状态，从初始状态开始顺序运算，每次都会将结果写入数据的存储器，所以各种软器件就会随着程序的执行慢慢将内容改变，而且在此过程中，输出继电器的内部输出点可以利用数据存储器的内容来执行。而在输出处理，当所有的命令执行结束后，向输出数据存储器发出数据存储器的状态，这就成为PLC的实际输出。

二、PLC的故障诊断

PLC作为一种成熟稳定并且可靠的控制器，其应用范围越来越广，PLC系

统的设计直接关系着工业控制系统的安全与运行。一个完善的PLC系统除了可以正常运行，满足工业的要求，还必须可以及时在系统出现故障时能够及时诊断故障并进行处理。

（一）根据PLC的状态信息诊断故障

PLC的故障可能出现在机器运作的各个过程中，在其输入时可能出现故障，一般在实际应用中，一旦系统的某回路不能按照要求动作，可以根据信号灯的提示，检查输入开关的电接触点是否可靠，也可以采取一种简单的方法就是短路法，将外联设备状态的输入线断开，并且用一条导线将公共线连接处和设备的输入端口进行连接，这就会给PLC一个接通的信号，如果PLC有显示就正常，反之则有故障。在输出遇到故障时，应该从PLC的输出模式中观看信号显示的是否正常，然后继续检查PLC输出继电器有没有吸合，再看外联设备有没有驱动信号，如果有信号但是设备不运行，则是设备遇到故障。

（二）使用机器外编程诊断故障

对于PLC的一些设备，有些故障是没有报警信息提示，并且某些动作将不会执行。对于这些故障就需要一些根据实际工作情况和PLC的梯形图来诊断故障，在分析这类故障的时候就要使用机外编程来对PLC的梯形图的运行情况进行跟踪，找出出现故障的原因。

故障的诊断一般也分为两种途径就是故障树方法和专家系统方法，故障树方法就是利用故障的逻辑结构进行推理，通过错误的输出找到错去的输入。这种方法比较简单实用且程序也是比较简单的，各部分耦合情况少的。而专家系统分析法则是建立在系统故障的知识上，运用强大的知识库和推理性，利用计算机借助现场的数据进行分析，找到故障所在。

总结：

随着PLC在各个领域中的广泛应用，PLC控制系统逐步也面临着一些问题，比如PLC的干扰问题，这是一个比较复杂的问题，所以应该在PLC的抗干扰方面加大研究力度，合理有效的抑制干扰，使得PLC控制系统正常的工作。面对PLC的巨大的发展市场，PLC的产品将会有更丰富、种类更加齐全。PLC作为国际通用网络和自动化控制网络的不可或缺的组成部分，将会在工业控制领域中发挥越来越大的作用。

【参考文献】

[1]李大庆，基于PLC的数控机床故障诊断[J]，煤矿机械，2007

[2]宫淑贞，王冬青，徐世许，可编程控制器原理及应用，2002

[3]程周，可编程控制器技术与应用[M]，电子工业出版社，2002

[4]周万珍，高鸿斌，PLC分析与设计应用，北京电子工业出版社，2004

[5]姚凌峰，罗纲，基于PLC的西门子810系统数控机床故障诊断与排除，2010