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摘要：本文结合隔离开关闭合速度测试装置维修实例，阐述了关于基于PLC运动控制设备的故障处理技巧。
关键词：PLC；伺服；运动控制；故障；维修
前言
工业技术的发展，自动化设备中，PLC的应用十分广泛，随着时间的推移，自动化设备在其寿命周期里也会出现各种各样的故障；现如今随着技术的进步，PLC已发展的越来越可靠，稳定性也越来越高，因此基于PLC控制的设备大部分故障来自外围硬件，如信号输入传感器故障、动作执行模块故障、电气线路故障等，较少部分来自PLC本身故障。本文通过隔离开关闭合速度测试装置的维修实例，介绍一些现场工作中可以运用到的技巧，快速定位判断故障；以及对故障的处理方法。
1故障定位
本例中故障现象为设备无法移动，且触摸屏上相关设置参数丢失，设备验收时未保留相关资料，设备供应厂商倒闭，联系不到，已无法索取任何资料，只能从控制要求人手，解读程序，采用先程序再外围硬件分析处理故障。
因为触摸屏上运动控制相关参数丢失显示星号，所以需要先排除是否影响到程序从而导致设备运动控制部分出现问题，所用PLC型号为三菱FX1N-24MT，用GX-DEvELOPER或者GX-w0RK2软件上传PLC程序，进入监控模式，看到有数据寄存器是大数值，明显错误，分析程序发现触摸屏上所需要设置的运动定位参数只与自动运行模式有关，而手动运行模式下，PLC通过发送固定频率的脉冲信号控制伺服电机正反转，无需另外设置。
接下来利用手动控制模式驱动伺服电机，进一步判断故障原因，因为三菱FX1N-24MT只有一个编程口所以无法连接电脑的同时连接触摸屏操作，因此改动程序，在自动运行部分添加空余的输入点X14、X15让其替代触摸屏上快进、快退按钮，实现手动模式下的快进和快退，轮流接通X14、X15，观察发现PLC的输出点Y0、Y2输出指示灯有亮，监控程序手动部分确实有执行，监控查看D8140数据寄存器发现有数值变化，据此初步判断控制器输出口Y0虽然有指示灯指示输出但实际并没有脉冲有输出，初步判断故障为硬件输出点坏，进一步确定输出点是否损坏，这里提供三个小技巧可以让维修人员在现场缺少工具的情况下简单快速的进行判断晶体管型PLC输出点是否损坏，a、将一个2-10K的电阻串联led发光二极管，接在输出点上，让输出点Y输出，led亮输出点为好，led不亮输出点为坏；b、直接将输出点Y接到输入点X，让输出点Y输出，看输入点x是否有输入，輸入点x有输入则可以判断输出点Y为好，输入点x无输入则坏；C、运动控制使用的是高速脉冲输出，且PLC都有高速计数器可以调用，在没有示波器的情况下，我们可以将高速脉冲输出口Y0、Y1接到X0、X1，在程序中对X0、X1用高速计数器（C235-C255）进行计数，即可判断是否有高速脉冲实际输出；
经以上判断，故障定位为PLC高速脉冲输出口Y0、Y1损坏，导致设备无法移动，且触摸屏参数丢失自动运行模式不正常。
2故障处理
（1）PlJC高速脉冲输出口Y0、Y1损坏，本例中虽然只用到一台伺服电机做单轴运动控制，但因Fx1N的2个高速脉冲输出口Y0、Y1均损坏，所以无法通过更改程序替换输出口解决，只能更换10板或者更换整台PLC，经三菱维修报价更换10板的价格和购买新的机子价格相差不多，所以采用购买新的PLC，又FX1N已停产，只能购买FX3GA替代；FX3GA虽说完美替代FX1N产品，但是需要注意其软原件地址和接线略有差异，其中软原件地址所幸原程序中使用的是两者相同的部分，可以不做处理，只需更改外部接线即可；外部接线更改部分为FX1N输入端的COM口原来接的是24v电源的OV，而FX3GA输入端没有COM口，取而代之的是S/S口，这也是FX3GA的改进之处，根据S/S口接+24V或0V可以选择输入信号是漏型还是源型传感器，因为外部信号输入部分没有需要做更改的地方，所以这里我们只需要将FX3GA的S/S口接到24v电源的+24v，输出部分各个Y口所对应的COM口不做更改仍然串接后接电源的0V。另外FX3GA比FX1N多了一个USB口，该口可以和电脑连接做程序上传下载监控使用，这样就可以用RS422口接触摸屏，USB口接电脑监控程序使得调试的时候变得很方便。
（2）触摸屏运动控制相关参数丢失，需要设置的参数包括位置基准（P/MM）、一周脉冲（PR/转）、减速比、丝杆螺距（MM）、速度补偿（M/S）、运行距离（MM）。其中位置基准和速度补偿可以先设为0，因为这两个参数是后期微调使用，其余参数需要根据外部硬件查资料确定。伺服电机运动控制需要计算脉冲当量，即单位脉冲移动量，根据脉冲当量即可算出移动对应位移量所需的脉冲，这里通过分析程序可知本例中运动控制主要的两个参数速度和距离计算公式如下：
速度（脉冲频率）=（运行速度*-周脉冲*减速比）/丝杆螺距
距离（脉冲数）=（运行距离*-周脉冲*减速比）/丝杆螺距
减速机为BITPASS的HTF80-5-MHMD082，查产品手册得知减速比为5；丝杆螺距经测量为5，但是是双纹丝杆，所以丝杆螺距应该设置为5*2=10MM；伺服电机为松下MHMJ082P1S查产品型号为增量式2500P/R，5线制（编码器分辨率为10000），进入伺服控制器查看运动控制相关参数可得Pr44～Pr4B分别为：2500、0、0、0、0、0、0、600，查使用说明书当Pr45设置为0是编码器分辨率=P44*4=2500*4=10000，当Pr48、49设置为0时电子分倍频比率=编码器分辨率/Pr4B，既每转所需指令脉冲数=Pr4B=600，所以一周脉冲应该设置为600PR/转。
更换完PLC，设置好触摸屏参数后，设备上电，设置运行速度为0.010M/S，运行距离10MM，自动运行状态下，验证移动距离和时间与设置匹配，故障处理完成。
3结语
不论是设备安装调试还是后期的设备维修，在工作现场工具不可能配的很齐全，而诸如1-10K电阻，led发光二极管等是极为常用的电子元器件再者放在工具箱中也不占位置，设备维修要灵活利用现场现有的东西省时省力。
关键词：PLC；伺服；运动控制；故障；维修
前言
工业技术的发展，自动化设备中，PLC的应用十分广泛，随着时间的推移，自动化设备在其寿命周期里也会出现各种各样的故障；现如今随着技术的进步，PLC已发展的越来越可靠，稳定性也越来越高，因此基于PLC控制的设备大部分故障来自外围硬件，如信号输入传感器故障、动作执行模块故障、电气线路故障等，较少部分来自PLC本身故障。本文通过隔离开关闭合速度测试装置的维修实例，介绍一些现场工作中可以运用到的技巧，快速定位判断故障；以及对故障的处理方法。
1故障定位
本例中故障现象为设备无法移动，且触摸屏上相关设置参数丢失，设备验收时未保留相关资料，设备供应厂商倒闭，联系不到，已无法索取任何资料，只能从控制要求人手，解读程序，采用先程序再外围硬件分析处理故障。
因为触摸屏上运动控制相关参数丢失显示星号，所以需要先排除是否影响到程序从而导致设备运动控制部分出现问题，所用PLC型号为三菱FX1N-24MT，用GX-DEvELOPER或者GX-w0RK2软件上传PLC程序，进入监控模式，看到有数据寄存器是大数值，明显错误，分析程序发现触摸屏上所需要设置的运动定位参数只与自动运行模式有关，而手动运行模式下，PLC通过发送固定频率的脉冲信号控制伺服电机正反转，无需另外设置。
接下来利用手动控制模式驱动伺服电机，进一步判断故障原因，因为三菱FX1N-24MT只有一个编程口所以无法连接电脑的同时连接触摸屏操作，因此改动程序，在自动运行部分添加空余的输入点X14、X15让其替代触摸屏上快进、快退按钮，实现手动模式下的快进和快退，轮流接通X14、X15，观察发现PLC的输出点Y0、Y2输出指示灯有亮，监控程序手动部分确实有执行，监控查看D8140数据寄存器发现有数值变化，据此初步判断控制器输出口Y0虽然有指示灯指示输出但实际并没有脉冲有输出，初步判断故障为硬件输出点坏，进一步确定输出点是否损坏，这里提供三个小技巧可以让维修人员在现场缺少工具的情况下简单快速的进行判断晶体管型PLC输出点是否损坏，a、将一个2-10K的电阻串联led发光二极管，接在输出点上，让输出点Y输出，led亮输出点为好，led不亮输出点为坏；b、直接将输出点Y接到输入点X，让输出点Y输出，看输入点x是否有输入，輸入点x有输入则可以判断输出点Y为好，输入点x无输入则坏；C、运动控制使用的是高速脉冲输出，且PLC都有高速计数器可以调用，在没有示波器的情况下，我们可以将高速脉冲输出口Y0、Y1接到X0、X1，在程序中对X0、X1用高速计数器（C235-C255）进行计数，即可判断是否有高速脉冲实际输出；
经以上判断，故障定位为PLC高速脉冲输出口Y0、Y1损坏，导致设备无法移动，且触摸屏参数丢失自动运行模式不正常。
2故障处理
（1）PlJC高速脉冲输出口Y0、Y1损坏，本例中虽然只用到一台伺服电机做单轴运动控制，但因Fx1N的2个高速脉冲输出口Y0、Y1均损坏，所以无法通过更改程序替换输出口解决，只能更换10板或者更换整台PLC，经三菱维修报价更换10板的价格和购买新的机子价格相差不多，所以采用购买新的PLC，又FX1N已停产，只能购买FX3GA替代；FX3GA虽说完美替代FX1N产品，但是需要注意其软原件地址和接线略有差异，其中软原件地址所幸原程序中使用的是两者相同的部分，可以不做处理，只需更改外部接线即可；外部接线更改部分为FX1N输入端的COM口原来接的是24v电源的OV，而FX3GA输入端没有COM口，取而代之的是S/S口，这也是FX3GA的改进之处，根据S/S口接+24V或0V可以选择输入信号是漏型还是源型传感器，因为外部信号输入部分没有需要做更改的地方，所以这里我们只需要将FX3GA的S/S口接到24v电源的+24v，输出部分各个Y口所对应的COM口不做更改仍然串接后接电源的0V。另外FX3GA比FX1N多了一个USB口，该口可以和电脑连接做程序上传下载监控使用，这样就可以用RS422口接触摸屏，USB口接电脑监控程序使得调试的时候变得很方便。
（2）触摸屏运动控制相关参数丢失，需要设置的参数包括位置基准（P/MM）、一周脉冲（PR/转）、减速比、丝杆螺距（MM）、速度补偿（M/S）、运行距离（MM）。其中位置基准和速度补偿可以先设为0，因为这两个参数是后期微调使用，其余参数需要根据外部硬件查资料确定。伺服电机运动控制需要计算脉冲当量，即单位脉冲移动量，根据脉冲当量即可算出移动对应位移量所需的脉冲，这里通过分析程序可知本例中运动控制主要的两个参数速度和距离计算公式如下：
速度（脉冲频率）=（运行速度*-周脉冲*减速比）/丝杆螺距
距离（脉冲数）=（运行距离*-周脉冲*减速比）/丝杆螺距
减速机为BITPASS的HTF80-5-MHMD082，查产品手册得知减速比为5；丝杆螺距经测量为5，但是是双纹丝杆，所以丝杆螺距应该设置为5*2=10MM；伺服电机为松下MHMJ082P1S查产品型号为增量式2500P/R，5线制（编码器分辨率为10000），进入伺服控制器查看运动控制相关参数可得Pr44～Pr4B分别为：2500、0、0、0、0、0、0、600，查使用说明书当Pr45设置为0是编码器分辨率=P44*4=2500*4=10000，当Pr48、49设置为0时电子分倍频比率=编码器分辨率/Pr4B，既每转所需指令脉冲数=Pr4B=600，所以一周脉冲应该设置为600PR/转。
更换完PLC，设置好触摸屏参数后，设备上电，设置运行速度为0.010M/S，运行距离10MM，自动运行状态下，验证移动距离和时间与设置匹配，故障处理完成。
3结语
不论是设备安装调试还是后期的设备维修，在工作现场工具不可能配的很齐全，而诸如1-10K电阻，led发光二极管等是极为常用的电子元器件再者放在工具箱中也不占位置，设备维修要灵活利用现场现有的东西省时省力。