PLC的常見故障及診斷方法

一、與PLC有關的故障的特點

（1）數控機床中與PLC有關的故障，首先應確認PLC的運行狀態，判斷是自動運行方式還是停止方式。

（2）在PLC正常運行情況下，分析與PLC相關的故障時，應先把不正常的輸出結果確定下來，然后就可以開始查找故障了。

（3）大多數有關PLC的故障是外圍接口信號故障，所以在維修時，只要PLC有些部分控制的動作正常，都不應該懷疑PLC程序。如果通過診斷確認運算程序有輸出，而PLC的物理接口沒有輸出，則為硬件接口電路故障

（4）硬件故障多于軟件故障。例如，當程序執行M07（冷卻液開），而機床無此動作，大多是由于外部信號不滿足，或執行元件故障，而不是CNC與PLC接口信號的故障。

二、與PLC有關的故障檢測方法

1、根據故障號診斷故障

數控機床的PLC程序屬于機床廠家的二次開發，即根據機床的功能和特點，編制相應的動作順序以及報警文本，對過程進行監控。當出現異常情況，會發出相應報警。在維修過程中，要充分利用這些信息。

維修實例1：某數控機床的換刀系統在換刀指令時不動作，機械臂停留在行程中間位置上，CRT顯示某報警號，查手冊得知該報警號表示換刀系統機械臂位置檢測開關信號為“0”，即“刀庫換刀位置錯誤”。

根據報警內容，可診斷故障發生在換刀裝置和刀庫兩部分，由于相應的位置檢測開關無信號送至PLC的輸入口，從而導致機床中斷換刀。造成開關無信號的可能原因有兩個：一是由于液壓或機械上的原因造成動作不到位而使開關得不到感應；二是接近開關失靈。

首先檢查刀庫中的接近開關，用一薄金屬片接近感應開關，通過檢查發現開關正常。因機械臂停留在中間位置，所以兩個信號都為“0”。

機械裝置檢查：“臂縮回”的動作是由電磁閥YV21控制的，手動該電磁閥，把機械臂退回至“臂縮回”位置，機械恢復正常。這說明手控電磁閥能使換刀位置定位，從而排除了液壓或機械上的阻滯造成換刀系統不到位的可能性。

由以上分析可知，PLC的輸入信號正常，輸出動作無誤，問題出在操作不當或PLC設置不當上，經過操作觀察，兩次換刀時間的間隔小于PLC規定的要求，從而造成PLC程序執行錯誤引起報警。

2、根據動作順序診斷故障

數控機床上刀具及托盤等裝置的自動交換動作都是按照一定的順序來完成的，因此觀察機械裝置的運動過程，比較正常與故障時的情況，就可發現疑點，診斷出故障原因。

3、根據控制對象的工作原理診斷故障

數控機床的PLC程序是按照控制對象的控制原理來設計的，通過對控制對象工作原理的分析，結合PLC的I/O狀態來檢查。維修實例2：數控車床工件夾緊故障。

故障現象：該數控車床配備FANUC-OT系統，當腳踏尾座開關使套筒頂尖頂緊工件時，系統產生報警。尾架套筒的示意圖和PLC輸入開關分別如圖4.1和4.2所示。

故障診斷：在系統診斷狀態下，調出PLC輸入信號，發現腳踏尾座開關輸入X04.2為“1”，尾座套筒轉換開關X17.3為“1”，潤滑油液面開關X17.6為“1”。調出PLC輸出信號，當腳踏尾座開關被壓下時，輸出Y49.0為“1”，同時電磁閥也得電。這說明系統PLC輸入/輸出狀態均正常，分析尾座套筒液壓系統的故障可能性較大。

當電磁閥YV4.1得電后，液壓油經溢流閥、流量控制閥和單向閥進入尾座套筒液壓缸，使其向前頂緊工件。松開腳踏尾座開關后，電磁閥處于中間位置，油路停止供油。由于單向閥的作用，尾座套筒向前時的油壓得到保持，該油壓使壓力繼電器常開觸點接通，在系統PLC輸入信號中X00.2為“1”，但檢查系統PLC輸入信號X00.2為“0”，說明壓力繼電器有問題，經進一步檢查發現其觸點損壞。

4、根據PLC的I/O狀態診斷故障

數控機床中，輸入/輸出信號的傳遞一般都要通過PLC接口來實現，因此許多故障都會在PLC的I/O接口這個通道中反映出來。數控機床的這個特點為故障診斷提供了方便，不用萬用表就可以知道信號的狀態，但要熟悉有關控制對象的正常狀態和故障狀態。

5、通過梯形圖診斷故障

根據PLC的梯形圖分析和診斷故障是解決數控機床外圍故障的基本方法，用這種方法診斷機床故障首先應搞清機床的工作原理、動作順序和連鎖關系，然后利用系統的自診斷功能或通過機外編程器，根據PLC梯形圖查看相關的輸入/輸出及標志位的狀態，從而確定故障原因。

維修實例3：配備SIN810數控系統的加工中心，出現分度工作臺不分度的故障且無報警。

根據工作原理，分度的齒條和齒輪嚙合，這個動作是靠液壓裝置來完成的，由PLC輸出Q1.4控制電磁閥YVl4來執行。PLC相關部分的梯形圖如圖4.3。通過數控系統的DIAGNOSIS中的“STATUSPLC”軟鍵，實時查看Q1.4的狀態，發現其狀態為“0”；由PLC梯形圖查看F123.0也為“0”，按梯形圖逐個檢查，發現F105.2為“0”，導致F123.0為“0”；根據梯形圖查看STATUSPLC中的輸入信號，發現IlO.2為“0”從而導致F105.2為“0”。19.3、19.4、110.2、IlO.3為4個接近開關的檢測信號，以檢測齒條和齒輪是否嚙合。分度時，這4個接近開關都應有信號，即都應閉合，現發現110.2未閉合。處理方法：檢查機械部分確認機械是否到位；檢查接近開關是否損壞。根據這個線索繼續查看，最后發現反映二、三工位分度頭起始位置檢測開關19.4、110.2動作不同步，導致了工作臺不旋轉。進一步確認為三工位分度頭產生機械錯位。調整機械裝置，使其與二工位同步后，故障消除。

6、動態跟蹤梯形圖診斷故障

有些數控系統帶有梯形圖監控功能，調出梯形圖畫面，即可以看到輸入/輸出點的狀態和梯形圖執行的動態過程，有的系統則需要機外編程器才能在線監控程序的運行。有些PLC在發生故障時，因過程變化快，查看I/O及標志無法跟蹤。此時需要通過PLC動態跟蹤，實時觀察I/O及標志位狀態的瞬間變化，根據PLC的工作原理作出診斷。

PLC的故障維修步驟

對于PLC系統的故障檢測法：一摸、二看、三聞、四聽、五按跡尋蹤法、六替換法。

一摸、查CPU的溫度高不高，CPU正常運行溫度不超過60℃，因手能接受的溫度為人體溫度37～38℃，手感為宜

二看、看各板上的各模塊指示燈是否正常

三聞、聞有沒有異味，電子元件或線纜有無燒毀

四聽、聽有無異動，鏍絲釘松動、繼電器正常工作與否，聽現場工作人員的反映情況

五、出現故障根據圖紙和工藝流程來尋找故障所在地

六、對不確定的部位進行部件替換法來確定故障。

故障檢測具體步驟：

當PLC的軟件不正常時，主要看CPU的RUN狀態是否正常，不正常則進行CPU清除后重新下載控制程序。當PLC硬件不正常時則要按以下順序進行檢查工作：

1、查看PLC電源是否有電，有電則測量電壓是否在+24V的±5%范圍之內，有電且正常，則進行下一步;有電不正常則進行電源模塊的輸出端與輸入端進行檢測，若輸出端不正常而輸入端正常，則更換模塊;若輸入端不正常，則進行輸入端的逆流法則進行相應檢查，如進行24V交直流變壓器的輸入電壓端的交流電壓220V的±10%檢查，正常，則更換直流24V變壓器。無電則按跡尋蹤，借助原理圖+現場布置總圖+接線圖紙，檢查給電源模塊供電的各種電器器件的輸出端的接線是否正確，不正確，重新接線;正確用萬用表則檢查空氣開關的進線端與出線端有無正常供電，無正常供電，查明是外界還是自身原因，若為外界則是電壓不足還是根本無電壓，或負載過重，又或嚴重過流等等的分析，一直到將事故排除正常供電為止;若為本身器件壞則更換之。

2、了解過CPU工作模式及優先級，高優先級有STOP、HOLDUP、STARTUP（WARMRESTART、COLDRESTART）;低優先級有：RUN、RUN-P（PG/PC的在線讀寫程序）。查看CPU是在RUN模式，或是在STOP模式，又或是RUN模式的閃爍狀態和STOP模式兼有的保持模式或叫調試模式。如果僅是RUN模式則CPU和各板為正常進行第3步。如果是保持模式出現，可能是運行過程中用戶程序出現斷點而處于調試程序狀態，或在啟動模式下斷點出現，對此情況重新調試好程序，再次將控制程序下載到CPU中方可。

3、進行各個主板和擴展板上的通迅電纜檢查和各模塊各LED燈的檢察，看是否有壞模塊出現fault燈亮，若有則該模塊不正常。對于數字量輸出模塊上各點其實與現實生活上的電燈開關是一樣的功能且為常開點，所以在線檢修該模塊的任一點時，只要在無接線時且該地址在控制程序不給輸出信號時來檢測其通不通就可以了，若通，則該點不正常，不通則正常;不正常時要進行硬件連接線的另選點重接工作;另外我們也可以用新模塊進行更換后，對替換下來的模塊的點進行測量通斷狀態，通，則該點壞，不通該點為好。

4、對大量輸出模塊的板子上的電源模塊在正常生產狀態時是不能斷電的，因為此時斷電的話，將使繼電器柜中的常開繼電器變為常開狀態，容易發生錯誤，因此要對此類的輸出模塊進行檢測時，要與現場操作人員進行聯系，進行該部分相關設備進行手動操作后，再撤去數字量輸出模塊的供電線后對模塊測點工作。