船闸PLC控制系统维护和故障排除

居炳国

摘 要：随着船闸自动化水平的逐步提高，对自动化控制技术提出了更高的要求。由于PLC控制系统可靠性高，通用性较强，编程容易，使用、维修方便，体积小、功耗低，抗干扰性能力强等优点，被普遍运用到船闸控制系统中，并发挥着十分重要的作用。本文就根据平时工作的实际情况，对PLC控制系统维护与故障排除进行简单阐述。

关键词：船闸；PLC控制系统；维护；故障排除

如今，自动化、信息化在船闸控制系统中的广泛应用，船闸电气控制系统自动化程度愈来愈高，它先后经历了继电器顺序控制系统，矩阵式控制系统，到如今的PLC控制系统，经过多次的技术革新，船闸电气控制系统逐步由手动操作向半自动化、自动化、数字集成化、网络化发展，现在由于PLC 的运用，极大地提高了船闸的运行效率和安全系数。

1 PLC的基本工作原理

PLC对用户程序的执行过程，是通过处理器的周期循环扫描，并采用集中采样，集中输出的方式完成的。当PLC开始运行时，首先清除输入输出寄存器状态表中的原有内容，然后进行自诊断，自检处理器I/O接口，确认其工作正常后，开始循环扫描，循环扫描分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

PLC经过三个阶段的工作过程，称为一个扫描周期。完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行，由于采用周期循环扫描，集中采样、集中输出的工作方式，使PLC在运行中的绝大部分时间实质上和外部设备是隔离的，因此大大地提高了系统的抗干扰能力和系统的可靠性。

又由于PLC循环扫描，连续逐条执行程序，即在任一时刻只能执行一条指令，避免了继电器控制的触点竞争和时序失配问题。

2 船闸PLC控制系统的维护

现在，船闸上电气控制系统全都采用PLC控制系统，对其进行日常维护和定期检查，是确保PLC控制系统正常运行，从而降低故障发生率，延长使用寿命。

1）日常维护。a.每天在日巡查工作中，注意观察交流电压的波动情况，严禁电压忽高忽低，使其保持在PLC的工作范围内。b.经常清除PLC上及其周围的灰尘，严禁灰尘进入PLC内部，以防元器件短路而烧毁PLC模块。密切关注温控器的温度变化。夏季高温，应对PLC进行通风降温防止死机，冬季应对其进行保温，防止超过规定的低温产生误动作。c.关于PLC电池。由于存放用程序的随机存储器、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，当锂电池的电压下降到一定程度时，PLC上的电压指示灯亮，提醒用户注意，需要及时更换电池。

2）定期检查。PLC是一种工业自动化控制系统，应用到船闸上在可靠性、安全性、抗干扰性等都得到了一定的保证，使用效果良好。但在超高温或超低温的工作环境中对PLC的影响还是很大的，所以，通常每半年应对PLC进行定期检查，使其在规定内的环境下工作。

3 PLC控制系统的故障类型

因为PLC本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：1）输入故障，即操作人员的操作失误。2）传感器故障。3）执行器故障。4）PLC软件故障。这些故障都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。

4 船闸PLC控制系统故障诊断方法

PLC控制系统故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑和运算功能，把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想状态进行比较，发现它们之间的差异是否在所允许的范围内。因此，作为机电维修人员，必须懂得逻辑电路、电子电路等基础理论知识，掌握可编程序控制器梯形图，能够用组态软件进行编写修改程序。并会运用流程方框图分进行析，查找故障点，从而一步步地排除故障。主要的诊断方法如下：

1）指示灯诊断法。当PLC出现自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找。2）流程图诊断法。当PLC系统发生问题时，可以通过现象，根据流程图找出故障的大方向，逐步找出具体的故障点，然后进行排除。3）万用表诊断法。对于PLC故障的排除，可以用万用表检测，对输出输入模块数据值测量并与正确值进行比较，从而判断故障点。4）模块替换法。通过各种检测，在确保外设以及连线正确的情况下，可以用同型号的PLC模块进行替换来排除故障。5）工作经验诊断法。根据以往的工作经验对相同的故障现象进行处理，这种方法有时能快速排除故障，有时也许会走弯路。最好是把经验法与其他诊断法相结合，效果会更好。

5 船闸PLC控制系统故障排除

PLC控制系统的故障多种多样，维修人员要根据具体环境具体情况进行分析，逐步通过故障现象进行逻辑推理判断找出故障点进行排查。在以上的诊断方法中，本人认为指示灯诊断法对于判断船闸PLC故障是比较简单和实用的，现举例如下：

1）闸门不关。现为下行程序，即，下闸首左右两侧闸门处于关终位，上下闸首阀门处关终位，上闸首左右两侧闸门处于开终位。现在需要关上闸首左右两侧的闸门，按下关闸门启动按钮，左右两边的闸门未动作。按照PLC指示灯法进行诊断，通过仔细观察，发现PLC输入模块上不应发光的二极管亮了，经过检查得知是外设故障，原因是开阀行程开关没有复位。行程开关摇臂不灵，更换后恢复正常。

2）闸门不开。a.通过PLC诊断法进行诊断，PLC输入输出模块中各种指示正常，各种条件都满足，从而判断PLC控制系统正常。经过检查发现，主电路无动力电。动力空气开关跳闸，检查没有其他故障，重新合闸后正常。b.现为上行程序，下闸首左右两侧闸阀门全部关终，上闸首左右两侧闸门关终，上闸首左右两侧阀门已经开终，闸室内水位已与上游水位齐平，按动开闸门启动按钮，闸门不动作。用PLC控制系统诊断法进行诊断，发现PLC输入模块水平指示灯不亮，证明无输入信号，通过万用表检测，查得水平限位开关损坏，更换后恢复正常。c.各种条件都满足要求，经检查PLC运行正常，水平信号正常显示，开闸门却不动作。通过诊断，很快发现PLC模块上的暂停指示灯发亮，从而轻易地排除了故障。

6 结语

以上是本人近年来在实际工作中对于PLC控制系统维护和故障排除的心得体会，没有发现PLC控制系统大的故障，遇到的只是PLC外设故障。如果PLC控制系统发生故障，也是多种多样的，需要机电维修人员去认真分析仔细排查，不断总结经验教训，积累成功的经验，加强专业知识和技术的学习，才能把工作做得更好。