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【摘 要】堆取料机是一种新型高效率连续装卸机械，主要用于散料堆场装卸铁矿石、煤炭、石灰石等。PLC控制系统应用于堆取料机能使其稳定可靠运行并能大大提高其工作效率。随着堆取料机在生产现场使用时间越来越长，在生产过程中PLC也出现了一些不可避免的故障，因此有必要对PLC出现的故障进行分析和处理。
【关键词】堆取料机；PLC故障 ；处理
1、引言
堆取料机是一种大型、环保、连续、高效的散料装卸机械，广泛应用于火电厂、煤炭、化工、水泥等工业行业。PLC应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。PLC应用于堆取料机能够大大增强堆取料机运行可靠性、稳定性并能大大提高其工作效率。
PLC是可编程序控制器的简称，由机架、CPU模块、I/O模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块以及编程设备组成，其示意图见下图。
在PLC的常见故障中，有外部故障和内部故障两大类。
2、影响PLC工作的外部故障
2.1、外围电路元器件故障
该故障在PLC运行一段时间后发生。PLC控制回路以及输入输出回路中的电气元件不灵敏、损坏会导致PLC控制系统轻则运行混乱、重则死机。
输入模块是用来接收和采集来自现场的开关量和模拟量输入信号，其外接的电气元件的质量、接线方式都能够影响系统运行的稳定性。
继电器、接触器、电磁阀等外接电气元件的质量较差也会影响系统的稳定性。线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良是外接电气元件常见的质量问题。在堆取料机日常使用中，电气元件更换最多的是各类按钮、接触器、继电器及断路器。究其原因除了产品本身质量外，就是生产现场里充斥大量粉尘，进入控制室内部后使得电气元件长时间被侵蚀，使电气元件易打火或氧化导致发热变形直至失效。
还有现场布置的各种限位开关、传感器等，长期磨损或者因长期不用而腐蚀老化都是影响PLC控制系统正常运行的原因。
2.2、端子接线接触不良
该故障在PLC控制系统频繁动作一段时间后出现。接线母排或电气元件的接线端子容易产生接触不良的问题，是因为安装时接线不良或者设备频繁震动以及机械等原因导致接线端子产生松动。此类故障应定期认真检查电气元件，确保其紧紧压在安装底板上，将所有电气元件的接线端子都重新紧固一遍，必要时查看控制系统原理图并使用万用表来检测。对于某些影响系统正常运行的重要设备，其接线端子通常用冷压插针或焊接冷压片来保证连接可靠性。
2.3、PLC抗干扰
PLC是专为在工业环境下应用而设计的可编程序控制器，其使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有较强干扰的堆取料机生产现场。能够影响PLC运行的干扰分为内部干扰和外部干扰。在堆取料机的生产环境中，内部干扰主要是由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，可以采用专门设计系统软件滤波或系统线路的措施来抑制内部干扰。外部干扰是随机产生的，无法通过技术手段消除只能加以限制减小。堆取料机生产现场从电源与接地保护、接线布置、屏蔽和抗干扰4个方面来分析并制定抗干扰措施。
2.3.1、电源与接地保护
PLC电源要单独布置并且要远离系统的动力设备电源。当PLC电源干扰特别严重时，可在PLC之前加接一个带屏蔽层的隔离变压器用以提高系统的可靠性。为了抑制电源及输入端、输出端给PLC带来的干扰则应接专用地线。接地线截面积不小于2.5mm?，接地电阻要小于4?，接地点应选择与其他用电设备隔离开来并且就近紧靠PLC。须将供电系统的强电设备的外壳、柜体、框架、机座及操作手柄等金属部件可靠接地。当PLC没有接地时，应将PLC的安装导轨接地来减小干扰。
2.3.2、接线布置
（1）电气柜内部布线。模拟量信号线只有经过屏蔽后才能与数字量信号线装在同一线槽内。电源线要单独布置在线槽内，模拟量信号线和数字量信号线须布置在没有电源线的线槽内。需要屏蔽的电缆接头处一定要将屏蔽层可靠接地。（2）电气柜外部布线。电压的数字量信号线和模拟量信号线必须要分别用独立的屏蔽电缆。信号线电缆如果能保证与电源电缆间隔10cm以上就可以共同布置在同一线槽内。
2.3.3、屏蔽处理
为保证PLC的有效屏蔽应使PLC机壳与电气柜浮空。为有效消除PLC外部的电磁干扰，在PLC导轨上加装镀锌板并与保护地单点连接以形成等电位屏蔽体，用铜导线连接时截面积不应小于10mm?。模拟量信号的屏蔽线可绝缘并将中央点连接到GND上。 为了减少电磁干扰，传送模拟量信号时应使用双绞线屏蔽电缆，模拟信号电缆的屏蔽层应两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电位连接电流，造成对模拟信号的干扰。在这种情况下，应将电缆的屏蔽层连接一点接地。数字量信号线同理两端也应接地。
2.3.4、抗干扰的措施
电气柜内因可能存在电磁干扰而不宜用荧光灯照明，同时要对处在强磁场的受干扰波动较大的部分（比如变压器）进行屏蔽处理。为了消除给PLC控制系统供电电源带来的干扰，可以加接隔离变压器或低通滤波器。通常选择加接隔离变压器，因为PLC的输入输出模块的电源须经隔离变压器降压为AC220V后再经直流电源供给。
3、影响PLC工作的内部故障
3.1、PLC周期性死机
PLC周期性死机表现为PLC运行一段时间后程序执行错误或者PLC亮SF灯甚至PLC无任何反应，断电重新启动后PLC正常运作。从很多堆取料机现场来看，控制柜内大量积灰是造成PLC死机故障的常见原因。所以应定期对控制柜和PLC进行清扫。清扫时先用吹风机将控制板、各种模块、各前连接器以及各插槽里的灰尘吹干净，再用软毛刷清扫一遍，有必要将插槽及插头擦干净。清扫后一一安装上去，上电开机就能恢复正常。
3.2、PLC无故程序丢失
接地不良、接线有误、操作失误和干扰等原因都能造成PLC程序丢失。
（1）PLC主机及模块必须有良好的接地。
（2）给PLC供电的电源的中性线和相线必须正确接线。
（3）备份好程序，保证随时都能下载程序。
（4）因干扰原因导致PLC程序丢失，应按照处理PLC受干扰引起的故障的方法来处理。
4、结束语
在堆取料机使用过程中，PLC出现故障并不可怕，需要认真仔细分析原因，并实施相应措施。本文只是分析堆取料机在使用中常出现的PLC故障，其他的故障还需要具体原因具体分析。出现故障后快速查明原因并实施针对措施，将设备因故障带来停运的损失减小到最小，使得设备停运后迅速恢复正常运行。
参考文献：
[1]董秀杰，苗凤君.提高PLC控制系统可靠性的措施.
[2]贾荣丛，王划一.PLC控制系统的抗干扰措施.山东大学控制科学与工程学院，2009.
[3]姜建芳.西门子S7-300/400PLC工程应用技术.机械工业出版社，2012.
[4]廖常初.S7-300/400PLC应用技术.机械工业出版社，2006.
【关键词】堆取料机；PLC故障 ；处理
1、引言
堆取料机是一种大型、环保、连续、高效的散料装卸机械，广泛应用于火电厂、煤炭、化工、水泥等工业行业。PLC应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。PLC应用于堆取料机能够大大增强堆取料机运行可靠性、稳定性并能大大提高其工作效率。
PLC是可编程序控制器的简称，由机架、CPU模块、I/O模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块以及编程设备组成，其示意图见下图。
在PLC的常见故障中，有外部故障和内部故障两大类。
2、影响PLC工作的外部故障
2.1、外围电路元器件故障
该故障在PLC运行一段时间后发生。PLC控制回路以及输入输出回路中的电气元件不灵敏、损坏会导致PLC控制系统轻则运行混乱、重则死机。
输入模块是用来接收和采集来自现场的开关量和模拟量输入信号，其外接的电气元件的质量、接线方式都能够影响系统运行的稳定性。
继电器、接触器、电磁阀等外接电气元件的质量较差也会影响系统的稳定性。线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良是外接电气元件常见的质量问题。在堆取料机日常使用中，电气元件更换最多的是各类按钮、接触器、继电器及断路器。究其原因除了产品本身质量外，就是生产现场里充斥大量粉尘，进入控制室内部后使得电气元件长时间被侵蚀，使电气元件易打火或氧化导致发热变形直至失效。
还有现场布置的各种限位开关、传感器等，长期磨损或者因长期不用而腐蚀老化都是影响PLC控制系统正常运行的原因。
2.2、端子接线接触不良
该故障在PLC控制系统频繁动作一段时间后出现。接线母排或电气元件的接线端子容易产生接触不良的问题，是因为安装时接线不良或者设备频繁震动以及机械等原因导致接线端子产生松动。此类故障应定期认真检查电气元件，确保其紧紧压在安装底板上，将所有电气元件的接线端子都重新紧固一遍，必要时查看控制系统原理图并使用万用表来检测。对于某些影响系统正常运行的重要设备，其接线端子通常用冷压插针或焊接冷压片来保证连接可靠性。
2.3、PLC抗干扰
PLC是专为在工业环境下应用而设计的可编程序控制器，其使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有较强干扰的堆取料机生产现场。能够影响PLC运行的干扰分为内部干扰和外部干扰。在堆取料机的生产环境中，内部干扰主要是由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，可以采用专门设计系统软件滤波或系统线路的措施来抑制内部干扰。外部干扰是随机产生的，无法通过技术手段消除只能加以限制减小。堆取料机生产现场从电源与接地保护、接线布置、屏蔽和抗干扰4个方面来分析并制定抗干扰措施。
2.3.1、电源与接地保护
PLC电源要单独布置并且要远离系统的动力设备电源。当PLC电源干扰特别严重时，可在PLC之前加接一个带屏蔽层的隔离变压器用以提高系统的可靠性。为了抑制电源及输入端、输出端给PLC带来的干扰则应接专用地线。接地线截面积不小于2.5mm?，接地电阻要小于4?，接地点应选择与其他用电设备隔离开来并且就近紧靠PLC。须将供电系统的强电设备的外壳、柜体、框架、机座及操作手柄等金属部件可靠接地。当PLC没有接地时，应将PLC的安装导轨接地来减小干扰。
2.3.2、接线布置
（1）电气柜内部布线。模拟量信号线只有经过屏蔽后才能与数字量信号线装在同一线槽内。电源线要单独布置在线槽内，模拟量信号线和数字量信号线须布置在没有电源线的线槽内。需要屏蔽的电缆接头处一定要将屏蔽层可靠接地。（2）电气柜外部布线。电压的数字量信号线和模拟量信号线必须要分别用独立的屏蔽电缆。信号线电缆如果能保证与电源电缆间隔10cm以上就可以共同布置在同一线槽内。
2.3.3、屏蔽处理
为保证PLC的有效屏蔽应使PLC机壳与电气柜浮空。为有效消除PLC外部的电磁干扰，在PLC导轨上加装镀锌板并与保护地单点连接以形成等电位屏蔽体，用铜导线连接时截面积不应小于10mm?。模拟量信号的屏蔽线可绝缘并将中央点连接到GND上。 为了减少电磁干扰，传送模拟量信号时应使用双绞线屏蔽电缆，模拟信号电缆的屏蔽层应两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电位连接电流，造成对模拟信号的干扰。在这种情况下，应将电缆的屏蔽层连接一点接地。数字量信号线同理两端也应接地。
2.3.4、抗干扰的措施
电气柜内因可能存在电磁干扰而不宜用荧光灯照明，同时要对处在强磁场的受干扰波动较大的部分（比如变压器）进行屏蔽处理。为了消除给PLC控制系统供电电源带来的干扰，可以加接隔离变压器或低通滤波器。通常选择加接隔离变压器，因为PLC的输入输出模块的电源须经隔离变压器降压为AC220V后再经直流电源供给。
3、影响PLC工作的内部故障
3.1、PLC周期性死机
PLC周期性死机表现为PLC运行一段时间后程序执行错误或者PLC亮SF灯甚至PLC无任何反应，断电重新启动后PLC正常运作。从很多堆取料机现场来看，控制柜内大量积灰是造成PLC死机故障的常见原因。所以应定期对控制柜和PLC进行清扫。清扫时先用吹风机将控制板、各种模块、各前连接器以及各插槽里的灰尘吹干净，再用软毛刷清扫一遍，有必要将插槽及插头擦干净。清扫后一一安装上去，上电开机就能恢复正常。
3.2、PLC无故程序丢失
接地不良、接线有误、操作失误和干扰等原因都能造成PLC程序丢失。
（1）PLC主机及模块必须有良好的接地。
（2）给PLC供电的电源的中性线和相线必须正确接线。
（3）备份好程序，保证随时都能下载程序。
（4）因干扰原因导致PLC程序丢失，应按照处理PLC受干扰引起的故障的方法来处理。
4、结束语
在堆取料机使用过程中，PLC出现故障并不可怕，需要认真仔细分析原因，并实施相应措施。本文只是分析堆取料机在使用中常出现的PLC故障，其他的故障还需要具体原因具体分析。出现故障后快速查明原因并实施针对措施，将设备因故障带来停运的损失减小到最小，使得设备停运后迅速恢复正常运行。
参考文献：
[1]董秀杰，苗凤君.提高PLC控制系统可靠性的措施.
[2]贾荣丛，王划一.PLC控制系统的抗干扰措施.山东大学控制科学与工程学院，2009.
[3]姜建芳.西门子S7-300/400PLC工程应用技术.机械工业出版社，2012.
[4]廖常初.S7-300/400PLC应用技术.机械工业出版社，2006.