煤矿PLC的故障分析和检修模式

2022-09-11

引言

现在，在煤矿加工作业当中，越来越普遍地运用PLC。这是工业信息化给煤矿生产带来的重大升级。PLC具有操作较简便、技术兼容性较强、易于控制等独特的优势，对于煤矿产业实现自动化控制来说很重要，有效提高了技术应用的效率[1]。因而相比起传统设备来说，优势很明显。而在煤矿PLC的具体运用当中，关于其的故障分析和相关检修模式占据了重要的份额。它直接关系着煤矿PLC能否得到正常使用。因此，这里我们就针对于这个课题进行分析。

1. 关于煤矿PLC系统的概述

PLC在矿井系统应用中有着非常大的优势，能够在井下复杂电磁环境下依然可以稳定工作[2]。这是煤矿PLC系统最显著的特征。

(1)PLC系统简介

当前工业信息化技术高速发展，PLC技术就是其中的一种[3]。

PLC，即“可编程控制器”，可以说是计算机工业与信息技术快速发展的结晶。它通过相关的程序运作，来实现对于电气系统的相关控制。对于提高电气系统的自动化来说是很重要的。

在PLC之内部，通常包含了数片单片机系统，因此它能够运行简单的计算机指令。而这些单片机具有功能强大的特性，很多都可以进行通信，以强化PLC的性能。而在PLC的外部，则由许多输入、输出端口组成。其中，输入端口能够输入对外部不同开关输入量，然后通过其内部微处理器的加工，来运用输出端口进行不同控制信号的输入，有效对外部设备进行控制[3]。一些技术较为先进的PLC系统还能够开展通信功能。其系统内部集成有多方面的通信协议，因而能够与上位机甚至设备等开展数据通信。不仅能够对电气设备进行自动控制以开展复杂操作，还能够把那些重要数据及时向上位机进行上传，使操作人员能够合理的把控电气系统的运转状态，并随时将系统调整至合理状态。

(2)煤矿PLC系统的优势

煤矿PLC系统的优势，主要体现在操作简易、技术兼容性好且可靠性高、便于控制这三个方面。

(1)操作简易。与传统的电气控制系统不同的是，PLC系统采用程序控制的手段来进行操作，因而操作起来较为简易，操作人员相对上手较快，无需掌握很多计算机知识。而PLC系统的编程语言具有多样化的特征，如梯形图、逻辑图等，操作人员可以根据其特长来自由选择。特别是现在不少PLC系统均可进行在线编程，因此操作起来也就变得更加简便。

(2)技术兼容性强且可靠性高。PLC系统运用的是特殊的硬件结构，即使作业环节较为恶劣，也不会影响其作业效果，因而对于煤矿的井下作业来说就更为实用，有效克服了过去因不良电磁环境下作业而引发的种种隐患。在运用PLC系统时，我们还能够基于具体的操作需要而调节程序，以免因触点接触不良而引发的种种状况。这样电路故障的发生率就能显著降低。

(3)便于控制。PLC系统在便于控制方面要明显优于传统的操作系统。特别是现在最新的PLC系统，甚至可以有效地进行联网通信，使系统运作上能够实现功能更全面的目标。我们运用PLC系统来进行编程，能够尽可能地降低对继电器的使用率，使硬件结构变得简单一些，能够通过软件编程来实现系统调试。

2. 煤矿PLC系统的常见故障和检修要点

与其他操作系统相比，PLC系统的故障容易直观地被发现，因而具有检出率较高的特征。而在对故障的判断方面，我们需把握的一个要点就是—基于故障指示灯与故障要点来展开判断。下面我们具体展开论述。

(1)电源模块常见故障和检修要点

当PLC系统处于正常的运作状态，其上面的工作指示灯如“AC”“24VDC”“5VDC”“BATT”，也都保持在绿色长亮状态。一旦其中的某个指示灯偏离了这一状态，出现颜色的变化，或出现闪烁及自动熄灭等，也就意味着该电源发生了故障。

其中，“AC”灯对应着系统的交流总电源。因此，若“AC”灯无法使用，那么PLC也会因系统电源得不到供应而无法进行运作。此时我们首先要对于保险丝进行检查，排除保险丝发生熔断的状况。一旦有该状况发生，则必须马上更换型号相同的保险丝。若条件受限找不到型号相同的保险丝，可选用电流一致的快速熔丝。若出现保险丝反复烧坏的状况，就表明是电路板出现了短路灯故障。此时就要及时更换电路板。

(2)Io模块常见故障和检修要点

Io模块即输入输出模块。其中，输入模块通常由光电耦合电路构成。而输出模块则根据型号的不同，分为继电输出、晶体管输出和光电输出等模块。而系统每当在进行输入和输出的动作时，均会显示在相关的发光二极管上面。

若存在输入信号但不能发光，或确定输出但输出灯不亮，则可能意味着Io模块的故障。此时我们就要对Io模块进行检修了。

Io模块一共包含六至二十四个点。假如仅仅是某个点出现故障，此时对模块整体进行更换是并不划算的。因此我们应当寻找备用点进行替换，并在程序当中把相关的地址进行修改。值得一提的是，当程序较大时是不便于查询具体地址的。而我们不管是更换输入模块还是输出模块，都要确保已经对PLC系统进行断电。绝对避免带电进行操作，否则不仅会对于系统进一步造成损害，对于检修人员的安全性来说也是不利的。

(3)CPU模块常见故障和检修要点

PLC系统的CPU模块，一般由通信端口、EPROM插槽、运行开关等组成。相对于其他方面的部件来说，CPU模块由于其故障较为隐蔽，所以给检修工作带来了一定的难度。而一旦CPU模块出现故障，在更换时往往也要付出更多的经济成本。因而我们在分析判断其故障时，也要做到更加的仔细与谨慎。

案例：当某台PLC系统在关闭电源时，出现了开关无法被拨到RUN状态的问题。错误指示灯在闪烁后又常亮，断电复位仍不能排除故障。此时我们对于CPU模块进行更换，系统恢复正常运作。当我们开展对芯片的维修时，虽对于CPU进行了更换，然而故障灯还是没有停止闪烁。于是对通信端口板进行更换，遂系统恢复正常。

3. 煤矿PLC系统故障诊断的【本法则

关于PLC系统的故障诊断，基本可以总结为“一、二、三、四、五、六”。

(1)一摸。通过用手触摸的方式对CPU的温度进行检查。通常情况下，人的双手能够接受的温度跟人的正常体温差不多，而CPU的正常运行温度在60℃之内。因此，如果手感过于滚烫的话，则表明CPU可能在“发烧”。

(2)二看。用眼睛仔细观察各板上的各模块指示灯，是否处于正常状态。

(3)三闻。通过嗅觉来判断系统是否散发出异味。一旦出现异味则表明可能有故障发生，如系统短路给电子元件或线缆造成的烧毁等。

(4)四听。通过听觉，来判断系统是否存在异动以及螺丝钉松动、继电器故障等。要听取现场工作人员所进行的反馈。

(5)按迹寻踪法。当疑似故障产生时，我们要按照图纸及工艺流程上面的标记，对于故障部位进行查找。

(6)替换法。通过替换部件的方式，来对于故障不明确的部位，进行故障的排查。

(7)进一步的要点。以上我们简单介绍了关于PLC系统的故障诊断的六个要素。具体来说我们要遵循以下方面的要点：

一旦PLC系统出现故障的迹象，则重点应当排查CPU的RUN之工作状态。若工作状态异常，则应卸载CPU并重新下载。具体顺序在于：(1)查看PLC电源是否有电。有电则测量电压是否在+24V±5%范围，正常则进行下一步;不正常检测电源模块的输出端与输入端，若输出端不正常则更换模块;若输入端不正常，则对于输入端的逆流法进行检查。(2)了解CPU工作模式。高优先级有STOP、HOLDUP、STARTUP(WARMRE START、COLDRESTART);低优先级有RUN、RUN-P。查看CPU是在RUN模式、STOP模式，还是RUN模式的闪烁状态和STOP模式兼有的保持(即调试)模式。如果仅是RUN模式则CPU和各板为正常，进行第3步。如果是保持模式，可能是运行过程中用户程序出现断点而处于调试程序状态，或在启动模式下断点出现，对此情况重新调试好程序，再次将控制程序下载到CPU中。(3)检查各个主板和扩展板上的通迅电缆检查和各模块各LED灯。看是否出现fault灯亮，若有则该模块不正常。在线检修数字量输出模块的任一点时，只需在无接线时且该地址在控制程序不给输出信号时来检测其通不通。若通，则该点不正常，不通则正常;不正常时要进行硬件连接线的另选点重接;也可以用新模块进行更换后，对替换下来的模块的点进行测量通断状态。(4)监测大量输出模块的板子上的电源模块的断电状态。正常状态必须保持通电。如出现断电，则与现场操作人员进行联系，对该部分相关设备进行手动操作，再撤去数字量输出模块的供电线，对模块进行测点。(5)进行各类开关的检测。对继电器、接近开关、空气开关等器件，根据其是常闭型还是常开型，用表来检测其通与不通，若状态与该器件状态相反，则表明有故障而需更换。其他还包括对通讯模块、导线和电阻的检测。

4. 结束语

煤矿PLC是一种非常实用的自动化工作系统，它是建立在信息化平台上，对煤矿工业所进行的一种革新。为了有效地促进其使用，我们应当积极地对于煤矿PLC的常见故障和检修方案进行推敲，最终不断地改良故障检测和维修措施。

摘要：煤矿PLC是工业信息化的产物，是对煤矿电气系统实现自动化控制的重要手段。它无论是对于提升煤矿的工作效率，还是对于提升煤矿的生产安全性来说都是意义重大的，因而在目前的煤矿生产当中也越来越普及。煤矿PLC在日常的运用当中，必须要配合相关的检修措施，才能确保其正常使用。而PLC的常见故障包括有电源模块、I\o模块、CPU模块故障等。其检修模式也是各不相同。本文专门针对于煤矿PLC的常见故障及其检修模式进行一系列分析。

关键词：煤矿作业,工业信息化,自动化控制,故障分析,检修模式