用软件方法修复PLC本体硬件故障新方法

用软件方法修复PLC本体硬件故障新方法
熊世赋
恩施职业技术学院电气与机械工程系，湖北恩施，445000
摘要：伴随半导体科技的惊人的进步，摩尔定律无论在硬件方面，软件方面还是价格方面都彰显其物化的非凡的影响力，随着PLC在制造装备中的大量普及，PLC本体的硬件故障也大幅攀升，及时快速地修复这些故障，低成本的修复这些故障给电气工程师们提出了新的挑战，必将制约着PLC的使用效能，影响设备效率的提高和设备第一类寿命；本文介绍了在利用PLC本体的易损的大电流流部件-I/O 触点的沉余，采用软件的技术修复PLC本体I/O接点损坏导致的电气自动化系统故障的一种新方法，其目的是相对更换PLC更快速，更低成本地修复各种设备的PLC本体硬件故障，这必将大大降低设备运营成本，缩短恢复生产时间，并且这一新方法增加PLC选择I/O容量沉余的依据。

因此该方法在现阶段很有必要进行推广。

关键词：PLC本体；I/O触点的沉余；生产系统设备；I/O定义
引言
笔者经过多年的电气化设备的维修、PLC的教学工作，结合工程设计案例的研究，总结出对PLC的本体I/O硬件故障可以用软件的方法对它们引起的设备故障进行修复，快速恢复生产而且成本低；笔者深入地研究了PLC的硬件软件结构特点，该方法在理论上可行，用于实践效果良好；现将这一方法写出来与同仁们分享，由于本人的水平有限，错误，片面之处在所难免，还望各位专家，同仁不吝赐教雅正，我将深表感谢。

１　ＰＬＣ硬软件构建特点
1.1 PLC的硬件组成与特点
PLC的中文的意思是可编程控制器，它是利用微电脑技术制造的通用自动控制设备核心的独立的智能控制器件，其利用可编程的电可擦写的存储器来存储内部程序，并执行用户的指令，如算数操作、顺序控制、计数、定时、逻辑运算，从而根据用户现场设备的需要灵活地编写程序，满足用户的控制需求；其本质就是一台工业计算机；它的本体一般由中央处理器（CPU）,存储器，I/O单元，电源单元和通讯接口及其他扩展器件组成。

特别是它的输入和输出触点前后极采用光电耦合，实现了前后级电的隔离，提高了抗干扰能力；其二是它的输入和输出接点之间是相互独立的，也就是说不能因为某I/O触点的损坏而影响到其他I/O触点，其三是它的带载能力强，达到安培级的电流，也就是说它的输出电流可直接输出终端执行器件，不需要采取再做放大、整形等方面的处理从而使设备系统简化；另外在一般情况下，它的输入可以直接采集控制信号，传感器信号等等，也不需再做硬件上的其他处理，并且输入触点之间相互也是互不干扰的；任何事物都是辨证的统一体，正由于带载能力强，这些单元部件由于突发的浪涌电流的作用可能会把某个触点损坏。

由于它的这种结构特点，其故障仅局限于该接点的硬件而不会波入到其他的触点。

1.2 PLC的软件组成与特点
PLC的软件系统由其嵌入式的操作系统和用户程序建构，其用户程序由用户编写并烧录在PLC存储器的RAM中，可以电可擦写，其系统软件存储于ROM中，采用了软件的方法模拟了大量的继电器、计数器，计时器的触发线圈和与之关联（联动）
它并不定向于某个硬件而是需要在电气自动化设备系统集成设计时进行定义才进行关联，应用非常灵活好用，因此软件与硬件的物理本质是不相关的，即是分离的，但我们可以对它进行重新定义，随时根据现场需要，把软件与硬件灵活对接。

２　ＰＬＣ本体易损坏的部位分析与统计
2.1 本体输出触点易损坏
PLC本身是个可靠性相对较高的智能器件，但当它受冲击载荷和浪涌电流时，其输出触点较其他部件更易损坏；这是因为 PLC的硬件结构分析可以清楚地明确，它的输出触点往往要去驱动电气自动化系统的执行部件，例如电磁阀的驱动线圈、步进电机、接触器线等等，由于这些都是承受较大功率的器件，电流大，因此它的输出触点偶尔有时难免会因过载损坏，另一方面，受雷电波感应浪涌电流的冲击也会导致个别的输出触点的损坏，例如受雷电流的浪涌冲，如果该PLC的接地电阻不达标很可能造成某些回路的输出触点的损坏。

2.2 本体输入触点也易损坏
PLC的输入触点的作用是肩负着采集各传感器送来现场情况的各种信号，负责接收这主令电器送来的指令信号和各种继电器触点送来的信号，这些信号本身也有一定的驱动功率，因此其输入触点是高能量密度接收器件，受雷电等浪涌电流的冲击其损坏也属大概率事件。

158丨学术平台丨工业技术与实践
2.3 个别I/O触点损坏时对PLC整个本体的影响分析
通过上述对PLC本体的硬件结构特点分析，清楚地表明了其输入触点之间，输出触点之间和输入输出触点之间从物理结构上来讲相互之间是彼此独立的，亦即其中某个I/O触点的损坏不会影响到其他的触点.这为我们利用系统设备集成时的沉余预留I/O触点资源，用软件的方法修复这类故障提供了硬件上的保障.
综上所述，由于PLC硬、软件的构建特点，为使我们能够用软件的方法修复PLC本体硬件故障提供了原理上的可能性，硬件上的客观物质基础，这是一件很幸运的事情，是用这种方法修复故障的硬软件资源上的物理前提条件。

３　沉余设计预留Ｉ／Ｏ是修复ＰＬＣ本体硬件故障的物理基础电气自动化控制系统设计选用PLC容量时，考虑将来技术升级改造常预留I/O输入输出点作为沉余，以满足将来的需要，这种作法称为选择PLC容量时有意识的沉余，正是由于沉余预留，为我们用软件的方法修复PLC本体的硬件故障提供了物理基础。

４　用软件的方法修复ＰＬＣ本体故障的具体方法
本文所介绍的方法仅针对PLC本体输入触点和输出触点损坏而用软件来修复设备整个控制系统故障的新方法。

4.1 维修前期的准备工作
4.1.1 故障现场勘测
首先对PLC及其周边电气连接拍摄较清晰的照片供以后电气连接备查，拍摄PLC等器件的制造厂铭牌，在这一过程中主要要了解的数据是，这个设备的型号、制造厂家、PLC的型号、PLC 的厂家、这些厂家的售服电话、厂家的住址，如这个PLC是否国厂，如果为非国厂，它的国别是哪国等等这些基本信息。

4.1.2故障判定
判断该故障是否是由PLC本体的输入和输出触点硬件损坏所引起，此步骤相对较易，因为这类功率器件损坏都有较为明显的特征，例如触点有烧焦的痕迹，有的PLC还会有故障显示指示；总之这类故障较易判定。

4.1.3 PLC厂产售后服务机构的电话
详细询问他们该设备的软件程序读出来的方法与密码，一般情况，他们会详细地告诉你该型PLC的读出方法与万能密码，并且还会给你免费邮寄该型PLC的读出数据线并且还会给你发中文版的该型PLC的指令手册； PLC制造厂商都是颇具实力且具有国际视野与现代服务理念的，他们会对你提供全方位的技术和尽可能多的资源支持。

4.2 关键的维修与恢复系统工作
现假定以输出触点Y10为例来阐述修复工作的具体方法，其他触点损坏的维修方法与此相同。

4.2.1 寻找Y10附近的沉余输出触点
即悬空没有使用的输出触点，并假定选定Y76，拆下与Y10连接的导线，并把它与选定的沉余输出触点Y76进行电气可靠的连接，注意飞线应尽量地短些；
4.2.2 安装编程软件
用PLC生产厂家给你邮寄的解密改造的数据线一端连接PLC 数据端口，一端连接你的编程电脑，并在电脑中安装PLC生产厂家送你的该型PLC的编程软件压缩包，解压并安装编程软件。

4.2.3 进入编程软件逐项扫描
双击编程软件图标，进入编程系统界面，选定PLC型号，选定从PLC中读出该自动化设备系统程序（注意一定要把PLC控制的微动开关开启在读写数据档位，否则会报错从而熄灭你的信心，这一点很重要）；接下来的工作就是个体力活了，逐项扫描梯形图程序项发现Y10编号的触点还是线图，一律把其标示更改为Y76即可，直到END语句为止。

如果是输入触点损坏采用的方法与此相同，即重复以上4.1.1～4.1.3的步骤即可。

4.2.4 检查程序
再把修改好的程序仔细地检查一遍，正确无差错，然后把该程序烧录在PLC中，仔细检查电气连接，开机调试OK并加密，大功告成，完成修复工作。

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4.2.5为PLC I/O预留提供了新依据
用软件的方法修复PLC本体硬件故障的实质是利用集成PLC 电气自动化系统时对PLC的I/O沉余的触点进行重新定义并把损坏的I/O连接的对应器件再连到这些被重新定义的沉余的触点上，然后用PLC的编程软件读出该自动化控制系统的程序再按重新定义的沉余的I/O进行程序的修正从而实现对PLC本体硬件故障进行修复的一个新的方法；它为工程师们进行PLC系统集成时增加I/O预留添加了又一依据，具有现实意义。

５结语
本文所介绍的方法对PLC本体I/O这类故障具有较强的针对性修复且成本低，恢复生产时间较短，提高设备的使用寿命；是一种行之有效的新方法；另一方面，这一方法又为生产设备集成商选择PLC容量的预留沉余增加了一个重要的依据；其次该方法简单易行且要经过定义I/O、电气线路连接、到程序的改写，再到程序的烧录，直至开机调试与运行的全过程，非常贴近电气工程师们的工作和非常贴近一般电气工程师们对PLC技术掌握程度，是个非常难得的学习案例，随着该技术的推广，它必将促进中国的电气工程师们PLC的应用水平得以提高与升华，为提高我国电气自动化工程师的整体水平提高而夯实基础，不啻是一剂高效的催化剂。

参考文献：
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