PLC（可編程邏輯控制器）作為工業(yè)自動(dòng)化控制的核心設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到生產(chǎn)線的效率與安全。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，PLC系統(tǒng)難免會(huì)出現(xiàn)各種故障。本文將系統(tǒng)分析PLC常見故障類型、影響因素，并提供五大排除流程圖，幫助工程師快速定位和解決問題。

一、PLC常見故障類型及成因分析

1. 電源故障

● 現(xiàn)象：PLC無法啟動(dòng)、指示燈不亮、模塊異常斷電。

● 原因：

? 輸入電壓不穩(wěn)定（如浪涌、欠壓）

? 電源模塊老化或損壞

? 接線端子松動(dòng)或短路

● 典型案例：某汽車生產(chǎn)線因電網(wǎng)電壓驟降導(dǎo)致PLC主電源模塊燒毀，引發(fā)全線停機(jī)。

2. I/O模塊故障

● 現(xiàn)象：信號(hào)輸入/輸出異常、傳感器無反饋、執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。

● 原因：

? 外部設(shè)備短路或過載（如電磁閥線圈擊穿）

? 端子接觸不良或線路斷路

? 模塊內(nèi)部電路損壞（如光電耦合器失效）

● 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)約35%的PLC故障源于I/O模塊問題。

3. 通信故障

● 現(xiàn)象：網(wǎng)絡(luò)連接中斷、從站設(shè)備無響應(yīng)、數(shù)據(jù)丟包。

● 原因：

? 通信電纜破損或接口氧化（如RS485端子腐蝕）

? 波特率設(shè)置錯(cuò)誤

? 電磁干擾（如變頻器未加屏蔽）

● 行業(yè)案例：某化工廠因Profibus電纜靠近高壓線導(dǎo)致PLC與變頻器通信頻繁中斷。

4. 程序邏輯錯(cuò)誤

● 現(xiàn)象：設(shè)備動(dòng)作異常、死循環(huán)、意外停機(jī)。

● 原因：

? 編程時(shí)未考慮邊界條件（如計(jì)數(shù)器溢出）

? 在線修改程序?qū)е逻壿嫑_突

? 內(nèi)存溢出或掃描周期過長(zhǎng)

5. 環(huán)境因素故障

● 現(xiàn)象：PLC頻繁重啟、元件性能下降。

● 原因：

? 溫度超標(biāo)（如控制柜散熱不良）

? 粉塵/油污堆積引發(fā)短路

? 振動(dòng)導(dǎo)致接線松動(dòng)

二、PLC故障排除五大流程圖

流程圖1：電源故障排查

開始 → 檢查電源指示燈狀態(tài) → 無亮燈 → 測(cè)量輸入電壓 → 異常 → 檢查配電線路/更換電源模塊

↓正常

↓檢查保險(xiǎn)絲/接線端子 → 松動(dòng)/燒毀 → 緊固或更換

↓正常

→ 更換電源模塊測(cè)試

關(guān)鍵點(diǎn)：使用萬用表測(cè)量電壓時(shí)需注意AC/DC類型，典型值：AC 220V±10%，DC 24V±5%。

流程圖2：I/O信號(hào)異常排查

開始 → 確認(rèn)PLC運(yùn)行模式（RUN/STOP） → STOP狀態(tài) → 檢查程序/模式開關(guān)

↓RUN狀態(tài)

→ 監(jiān)控軟件查看I/O狀態(tài) → 無信號(hào) → 檢查傳感器供電/接線

↓有信號(hào)但無輸出

→ 測(cè)試模塊通道（短接輸入法）

↓正常 → 檢查外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)

↓異常 → 更換I/O模塊

技巧：對(duì)于模擬量信號(hào)，需使用信號(hào)發(fā)生器模擬4-20mA輸入驗(yàn)證模塊精度。

流程圖3：通信故障排查

開始 → 檢查物理連接（電纜/接頭） → 破損 → 更換通信線

↓正常

→ 確認(rèn)站地址與波特率 → 錯(cuò)誤 → 重新配置參數(shù)

↓正確

→ 終端電阻檢測(cè)（Profibus需120Ω）

↓異常 → 調(diào)整電阻

↓正常

→ 分段隔離法定位干擾源

經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)通信距離超過50米時(shí)，建議使用光纖轉(zhuǎn)換器避免信號(hào)衰減。

流程圖4：程序錯(cuò)誤排查

開始 → 在線監(jiān)控程序運(yùn)行 → 觸發(fā)條件異常 → 修改邏輯（如增加互鎖）

↓條件正常但無輸出

→ 檢查輸出線圈狀態(tài) → 被其他程序段復(fù)位 → 優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)

↓未激活

→ 強(qiáng)制輸出測(cè)試硬件

注意事項(xiàng)：修改程序前必須備份原始文件，避免在線下載導(dǎo)致生產(chǎn)事故。

流程圖5：環(huán)境適應(yīng)性排查

開始 → 測(cè)量控制柜溫度 → 超過55℃ → 增加散熱風(fēng)扇/空調(diào)

↓正常

→ 檢查粉塵堆積 → 嚴(yán)重 → 清潔并密封柜體

↓輕微

→ 檢查振動(dòng)源 → 明顯 → 加裝減震支架

標(biāo)準(zhǔn)參考：IEC 61131-2規(guī)定PLC工作環(huán)境溫度應(yīng)為0-55℃，濕度10-90%無凝露。

三、預(yù)防性維護(hù)建議

1. 定期保養(yǎng)計(jì)劃

● 每季度清理濾網(wǎng)和散熱通道

● 每年校驗(yàn)I/O模塊精度（模擬量偏差需<0.5%）

● 每?jī)赡旮鼡Q通信終端電阻

2. 冗余設(shè)計(jì)

● 關(guān)鍵工序采用雙電源模塊熱備

● 重要信號(hào)線使用雙絞屏蔽電纜（如Belden 8761）

3. 數(shù)據(jù)追溯

● 通過SCADA系統(tǒng)記錄故障歷史（如某食品廠通過分析3個(gè)月數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)周期性電源波動(dòng)）

4. 人員培訓(xùn)

● 掌握萬用表、示波器等工具的使用

● 熟悉TIA Portal、GX Works等編程軟件診斷功能

四、典型故障處理實(shí)例

案例1：某包裝機(jī)械PLC輸出點(diǎn)頻繁損壞

● 排查過程：

1. 用電流鉗表測(cè)得電磁閥啟動(dòng)電流達(dá)3A（超過繼電器觸點(diǎn)2A額定值）

2. 在輸出端增加中間繼電器擴(kuò)容負(fù)載能力

● 改進(jìn)效果：故障率從每月2次降為零

案例2：污水處理站PLC模擬量輸入波動(dòng)

● 根本原因：

? pH傳感器與PLC共用電源導(dǎo)致共模干擾

● 解決方案：

? 為傳感器配置隔離式變送器

? 在AI模塊輸入端增加π型濾波器

通過系統(tǒng)化的故障分析和標(biāo)準(zhǔn)化的排查流程，可顯著提升PLC系統(tǒng)的MTBF（平均無故障時(shí)間）。建議企業(yè)建立《PLC維護(hù)手冊(cè)》并配備必要的檢測(cè)工具，將故障處理時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)，最大限度減少生產(chǎn)損失。

審核編輯 黃宇