PLC 控制系统在电气自动化设备中的故障诊断与维护

引言

在电气自动化领域，PLC 控制系统凭借其可靠性高、编程简单等优势应用广泛。然而，其在运行中难免出现故障，影响设备正常工作。因此，研究 PLC控制系统在电气自动化设备中的故障诊断与维护方法，对保障设备稳定运行、降低维护成本具有重要意义。

1PLC 控制系统概述

1.1PLC 控制系统的概念

PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/ 输出控制各种类型的机械或生产过程[1]。

1.2PLC 控制系统在电气自动化设备中的应用优势

PLC 控制系统具有可靠性高的特点，能在复杂的工业环境中稳定运行，抗干扰能力强。其编程简单，使用梯形图等编程语言，易于操作人员掌握。同时，PLC 控制系统具有灵活的扩展性，可根据实际需求方便地添加或减少输入输出模块，以适应不同规模的电气自动化设备控制要求。此外，它还具备强大的通信功能，可与其他设备进行数据交换和远程监控。

2PLC 控制系统在电气自动化设备中的常见故障及成因

2.1 硬件故障

硬件故障是 PLC 控制系统常见的故障类型之一。电源故障可能由于电源模块本身质量问题、电源电压波动过大或电源线路短路等原因导致。当电源出现故障时，PLC 控制系统无法正常供电，整个系统将停止工作。输入输出模块故障可能是由于模块长期使用导致元件老化、损坏，或者受到外界干扰、机械振动等因素影响。例如，输入模块的输入信号无法正常传输到 PLC 内部，会导致控制系统无法准确获取外部信息。CPU 模块故障相对较为严重，可能是由于芯片过热、程序错误或硬件损坏等原因引起，会导致整个PLC 控制系统瘫痪 [2]。

2.2 软件故障

软件故障主要包括程序错误和数据丢失。程序错误可能是由于编程人员的疏忽，在编写程序时出现逻辑错误、语法错误等。这些错误可能会导致 PLC 控制系统执行错误的操作，影响设备的正常运行。数据丢失可能是由于电池电量不足、干扰信号影响或系统突然断电等原因，导致 PLC 内部存储的数据丢失，使得控制系统无法按照预设的参数运行。

外部环境因素也会对 PLC 控制系统造成影响。温度过高或过低可能会影响PLC 内部元件的性能，导致系统运行不稳定。湿度较大可能会使电路板受潮，引发短路等故障。此外，粉尘、腐蚀性气体等恶劣的工业环境可能会侵蚀 PLC的外壳和内部元件，降低其使用寿命。电磁干扰可能会影响 PLC 的通信和信号传输，导致数据传输错误。

3PLC 控制系统在电气自动化设备中的故障诊断与维护策略

3.1 故障诊断技术

3.1.1 直观检查法

直观检查法是 PLC 控制系统故障诊断中简单直接的基础方法，无需复杂仪器辅助。操作时先观察系统外观，重点查看核心模块、接线端子等部件，是否存在元件烧焦、冒烟、变形等明显损坏迹象，初步判断硬件损伤情况。

接着关注指示灯状态，通过电源指示灯是否正常亮起、运行指示灯是否按规律闪烁，快速判断系统供电与核心运行状态。

3.1.2 程序诊断法

程序诊断法主要是利用 PLC 的编程软件对程序进行检查。通过监控程序的运行状态，查看各个程序段的执行情况，检查是否有程序错误。可以设置断点，逐步执行程序，观察变量的变化情况，找出程序中的逻辑错误。此外，还可以通过比较正常运行时的程序和当前程序的差异，判断是否有程序被修改或损坏。

3.1.3 替换法

替换法是在怀疑某个模块或元件出现故障时，用相同型号的正常模块或元件替换该模块或元件，然后观察系统的运行情况。如果替换后故障消失，则说明被替换的模块或元件存在故障。这种方法可以快速准确地定位故障点，但需要有备用的模块或元件。

3.1.4 传感器检测法

对于与传感器相关的故障，可以使用传感器检测法。通过测量传感器的输出信号，判断传感器是否正常工作。例如，对于温度传感器，可以使用温度计测量实际温度，并与传感器输出的温度值进行比较。如果两者差异较大，则说明传感器可能存在故障。

3.3 控制系统维护策略

3.3.1 日常维护

日常维护是 PLC 可靠运行的第一道防线，需遵循“预防为先”原则。每日用干燥压缩空气或专用毛刷清洁 PLC 外壳及内部电路板，清除粉尘以防元件过热；通过万用表监测电源模块电压，确保波动在合理范围，避免程序紊乱。定期用力矩扳手加固输入输出（I/O）模块接线端子，防止振动导致信号中断。此外，定期更换内部锂电池，更换前做好程序备份，防止数据丢失。

3.3.2 定期检修

定期检修按固定周期开展，重点关注元件老化与系统稳定性。检查CPU、I/O、通信等核心模块指示灯，通过编程软件读取故障日志，定位高频故障点；检测接触器、继电器等外围元件，查看触点与线圈状态，确保信号交互正常。同时校验并备份 PLC 程序，存储于独立设备以防硬件损坏导致程序丢失；测试与触摸屏、变频器等设备的通信链路，排查丢包、延迟问题。

3.3.3 优化运行环境

PLC 对环境要求高，需通过硬件配置减少外部影响。在控制柜内装工业空调与除湿机，将温湿度控制在适宜范围（无凝露），避免元件衰减或短路；对柜体做电磁屏蔽，分开敷设动力与信号电缆，减少电磁干扰。在控制柜周围设防震基座，防止振动导致模块松动；粉尘多的车间需加装空气过滤器，避免粉尘影响散热与绝缘。

3.3.4 人员培训

维护人员技能决定维护质量，需建系统化培训体系。对操作人员开展基础培训，使其熟悉流程、操作界面与应急处理，能识别故障指示灯并及时停机通知；对维护人员进行深度培训，涵盖 PLC 原理、编程、调试与故障诊断，结合实操提升复杂故障处理能力。定期组织考核与案例分享，邀请厂家培训更新技术储备，同时建立绩效考核机制，激励人员提升责任心与专业水平。

结束语

PLC 控制系统在电气自动化设备中发挥着重要作用，其稳定运行直接关系到设备的生产效率和质量。通过对 PLC 控制系统常见故障的分析和有效的故障诊断技术、维护策略的实施，可以及时发现和解决故障，减少设备停机时间，降低维护成本。同时，不断优化运行环境，提高人员的专业素质，能够进一步提高 PLC 控制系统的可靠性和稳定性，为电气自动化设备的持续运行提供有力保障。未来，随着技术的不断发展，PLC 控制系统的故障诊断与维护技术也将不断完善，以适应更加复杂的工业应用需求。

参考文献

[1]吴越舟 , 冯金曙 . 汇川技术：高速增长的营销密码 [J]. 销售与市场 ,2025,(19):8-20.

[2]邢佰林 , 王启苗 , 彭彬 . 工业自动化控制中 PLC 故障诊断与智能维护技术探讨 [C]// 重庆市大数据和人工智能产业协会 , 重庆建筑编辑部 , 重庆市建筑协会 . 智慧建筑与智能经济建设学术研讨会论文集（三）. 济南二机床新光机电有限公司 ;,2025:970-973.