PLC 过程控制常见故障分析及维护
为了延长PLC 控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设
备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采
取措施。本文将对PLC 过程控制系统故障分布规律进行分析。
为了延长PLC 控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设
备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采
取措施。现以我厂特种水泥1 号线的PLC 过程控制系统为例，对PLC 过程控制系统故障分布
规律进行分析，希望能对PLC 过程控制系统的系统设计和U 常维护有所帮助。
1.系统故障的概念
系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC 故障和现场生产控制设备故
障两部分。PLC 系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I／O 模块及相关的网络和外部设
备。现场生产控制设备包括I／O 端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电
动机等。
2.系统的故障统计及分析处理
2.1 我厂特种水泥1 号线过程控制系统简介
2000 年该系统改造时采用日本二菱公司的A2 系列PIC 为核心组成的PLC 过程控制系统。
该系统有2 个集中控制室：窑尾控制室和窑头控制室，其中窑头控制室为主站；2 个现场工
作站：窑尾生料自动配料工作站和窑尾成球盘自动加水成球工作站；2 个电视监控系统：预
热器进口下料监控和窑头电视看火。现场工作站是独立的微机自动控制系统，它与主站只进
行模拟量的通讯和开关量的联锁。主站与从站间采用帧同步全双工通讯方式：
2.2 系统
故障数据的统计
该系统运行近3 年来PLC 故障统计如表1。
现场控制设备故障统计如表2
经统计，系统故障共计126 次，其中PLC 的故障比例约为4．7％，现场部分故障比例约为95．3
％，：对照其他PLC 过程控制系统的故障数据，并考虑该系统运行时间不是很长，该比例比
较接近一般PLC 过程控制系统的故障分布规律，有一定的普遍性。一般来讲PIC 部分的故障
比例约为5％，现场控制设备的故障比例约为95％。
PLC 过程控制系统故障分布的估计
2.3 系统故障分析及处理
2.3.1PLC 主机系统
PLC 主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统和通讯网络系统，电源在连续工作、散
热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境
是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。系统总线的损坏主要由于现在PLC 多为插件结
构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度
变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总
线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素
对设备的破坏。目前PLC 的主存储器大多采用可擦写ROM，其使用寿命除了主要与制作工艺
相关外，还和底板的供电、CPU 模块工艺水平有关。而PLC 的中央处理器目前都采用高性能
的处理芯片，故障率已经大大下降。对于PLC 主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中
控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使PLC 的外部环境符合其安装运行要求；同
时在系统维修时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。
2.3.2PLC 的I／O 端口
PLC 最大的薄弱环节在I／O 端口。PLC 的技术优势在于其I／O 端口，在主机系统的技术水
平相差无几的情况下，I／O 模块是体现PLC 性能的关键部件，因此它也是PLC 损坏中的突
出环节。要减少I／O 模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要
求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进
行隔离或处理。
2.3.3 现场控制设备
在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场，表2 列出了现场中最容易出故障的几个
方面。
1)第一类故障点(也是故障最多的地点)在继电器、接触器。如该生产线PLC 控制系统的日常
维护中，电气备件消耗量最大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现
场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。在该生产线上所
有现场的控制箱都是选用密闭性较好的盘柜，其内部元器件较其他采用敞开式盘柜内元器件
的使用寿命明显要长。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，
减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。
2)第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上，因为这类设备的关键执行部位，相对的
位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用
电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生
误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行
时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，
经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控
制系统的有效性。
3)第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上，
其原因可能是因为长期磨损，也可能是长期不用而锈蚀老化。如该生产线窑尾料球储库上的
布料行走车来回移动频繁，而且现场粉尘较大，所以接近开关触点出现变形、氧化、粉尘堵
塞等从而导致触点接触不好或机构动作不灵
敏。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开
关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措
施。
4)第四类故障点可能发生在PLC 系统中的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类
故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关，如有人认为电线和螺钉

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