楊保良

（川西鉆探公司機(jī)電工程公司，四川遂寧 629000）

0 引言

PLC 由于其模塊化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、抗干擾性好、配置易于實(shí)現(xiàn)等性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。目前，大多數(shù)變頻鉆機(jī)、頂部驅(qū)動(dòng)等自動(dòng)化較高的設(shè)備均采用PLC 作為其控制中心，得到用戶認(rèn)可。整體系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS、I/O 接口模塊、中繼器、通信模塊等連接，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、輸出與處理，提高設(shè)備自動(dòng)化程度。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)，提出通過(guò)更改系統(tǒng)程序、硬態(tài)配置等方式來(lái)解決故障，避免因設(shè)備故障造成現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)停工等情況。

1 I/O 接口模塊分類用途及工作原理

I/O 模塊即輸入輸出模塊，作為PLC 控制器數(shù)據(jù)處理的前后端重要組成部分，其功能正常與否直接影響整體設(shè)備的使用。輸入模塊用于采集和接受指令前段的輸入信號(hào)，其工作原理為:對(duì)開(kāi)關(guān)提供的通斷信號(hào)和各類傳感裝置、變送器提供的模擬信號(hào)進(jìn)行采集接收，此外輸入模塊需將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成處理器能夠接收和處理的數(shù)字信號(hào)。輸出模塊則是根據(jù)處理器處理的數(shù)字信號(hào)將其轉(zhuǎn)化成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件的信號(hào)，該信號(hào)控制各類型繼電器、電磁閥、指示燈、數(shù)顯儀器，進(jìn)行觸電閉合等按照指令運(yùn)行，再通過(guò)外部控制電路促使負(fù)載正常工作。根據(jù)處理信號(hào)的類型分DI/DO 和AI/AO 兩類模塊。

（1）輸入接口電氣示意圖如圖1 所示，PLC 內(nèi)部提供直接電路電源，在輸入開(kāi)關(guān)接通時(shí)，光電耦合器導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)光二極管顯示有信號(hào)輸入顯示，處理內(nèi)部數(shù)據(jù)，其中，RC 為濾波電路。

（2）輸出接口電氣示意圖如圖2 所示，PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)處理后，直接通過(guò)光耦合器導(dǎo)通后，驅(qū)動(dòng)負(fù)載側(cè)控制電路工作，通過(guò)外部電路使得負(fù)載工作，同時(shí)發(fā)光二極管顯示有信號(hào)輸出。

2 I/O 接口模塊故障表現(xiàn)與診斷

現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中，常見(jiàn)的與I/O 接口模塊相關(guān)故障表現(xiàn)為給定動(dòng)作指令和采集設(shè)備已工作，負(fù)載等執(zhí)行元件或顯示儀表無(wú)法工作或異常工作。發(fā)生故障時(shí)，一般按照輸入程序執(zhí)行輸出的步驟進(jìn)行檢查。逐步在排除輸入側(cè)或輸出側(cè)外部線路故障后，確定為I/O 接口模塊故障。針對(duì)I/O接口模塊的電氣原理圖，一般為指示燈、光電耦合器元器件發(fā)生損壞，現(xiàn)場(chǎng)使用中根據(jù)損壞嚴(yán)重程度分為單通道損壞和整體裝置損壞兩類故障。對(duì)于損壞模塊可從以下3 種方法進(jìn)行診斷。

圖1 輸入模塊電路

圖2 輸出模塊電路

（1）直接觀察指示燈是否工作，指示燈無(wú)顯示表示不工作。

（2）在電源工作正常下，通過(guò)萬(wàn)用表等工具測(cè)量模塊公共端與輸入輸出端是否有顯示值，無(wú)顯示表明I/O 接口模塊內(nèi)部故障。

（3）進(jìn)入PLC 程序，通過(guò)搜索找到模塊對(duì)應(yīng)通道地址。進(jìn)入含有通道地址的子程序或主程序，使用在線監(jiān)視功能，給定動(dòng)作指令觀察程序處理過(guò)程中是否進(jìn)行運(yùn)行或變量發(fā)生更改，根據(jù)變化快速檢測(cè)出是否存在故障。通過(guò)以上診斷方法，能正確找到故障類型及故障通道的地址，為下一步有效處理提供正確依據(jù)。

3 I/O 接口故障處理方法

對(duì)于整體裝置損壞，由于現(xiàn)場(chǎng)手段單一及修復(fù)難度大，應(yīng)急等檢修時(shí)間較少的情況直接采取整體更換，連接模塊之間的總線連接器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。更換后的故障模塊根據(jù)其電氣原理圖，利用萬(wàn)用表等工具對(duì)指示燈、光耦合器、RC 等進(jìn)行檢查及更換，最后上電對(duì)檢修后的模塊進(jìn)行功能檢驗(yàn)。

單通道損壞的I/O 接口模塊，根據(jù)控制器的系統(tǒng)原理可按照以下步驟進(jìn)行快速處置。

（1）根據(jù)上述故障診斷方法確定故障的通道地址，以每個(gè)子站為單位找到功能正常的備用通道，并拆除故障通道的連接線路，繼而將該線路與備用通道連接。

（2）通過(guò)外部PC 加適配器的方式與PLC 處理器連接或通過(guò)設(shè)備配套的上機(jī)位，運(yùn)行系統(tǒng)軟件進(jìn)入程序，通過(guò)搜索方式找到損壞通道地址并全部替換為備用通道地址。

（3）對(duì)于模擬輸入輸出模塊，完成通道地址參數(shù)修改后進(jìn)入PLC 系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)載工作特性，在硬態(tài)配置清單中設(shè)置其工作屬性為電流型或電壓型。

（4）保存更改后的程序，將PLC 程序從RAM 寫入到ROM，避免掉電后修改的參數(shù)不能正常被處理器讀寫運(yùn)行。

（5）重啟系統(tǒng)，確定程序更改是否正常，設(shè)備能否正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

利用上述處理方法成功解決了Vacro（TDS-11）頂部驅(qū)動(dòng)裝置I/O 接口模塊故障，使得設(shè)備及時(shí)恢復(fù)使用并投入生產(chǎn)。通過(guò)系統(tǒng)論證及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果分析，該方法解決現(xiàn)場(chǎng)此類故障是可行的，且不影響設(shè)備任何功能。