PLC 控制器I/O 接口模块故障的诊断与处理

杨保良

（川西钻探公司机电工程公司，四川遂宁 629000）

0 引言

PLC 由于其模块化结构简单、安装方便、抗干扰性好、配置易于实现等性能，已广泛应用于工业控制领域。目前，大多数变频钻机、顶部驱动等自动化较高的设备均采用PLC 作为其控制中心，得到用户认可。整体系统通过PROFIBUS、I/O 接口模块、中继器、通信模块等连接，进行现场信号的采集、输出与处理，提高设备自动化程度。本文结合现场处理经验，提出通过更改系统程序、硬态配置等方式来解决故障，避免因设备故障造成现场生产停工等情况。

1 I/O 接口模块分类用途及工作原理

I/O 模块即输入输出模块，作为PLC 控制器数据处理的前后端重要组成部分，其功能正常与否直接影响整体设备的使用。输入模块用于采集和接受指令前段的输入信号，其工作原理为:对开关提供的通断信号和各类传感装置、变送器提供的模拟信号进行采集接收，此外输入模块需将模拟信号转化成处理器能够接收和处理的数字信号。输出模块则是根据处理器处理的数字信号将其转化成现场执行元件的信号，该信号控制各类型继电器、电磁阀、指示灯、数显仪器，进行触电闭合等按照指令运行，再通过外部控制电路促使负载正常工作。根据处理信号的类型分DI/DO 和AI/AO 两类模块。

（1）输入接口电气示意图如图1 所示，PLC 内部提供直接电路电源，在输入开关接通时，光电耦合器导通，同时发光二极管显示有信号输入显示，处理内部数据，其中，RC 为滤波电路。

（2）输出接口电气示意图如图2 所示，PLC 内部数据处理后，直接通过光耦合器导通后，驱动负载侧控制电路工作，通过外部电路使得负载工作，同时发光二极管显示有信号输出。

2 I/O 接口模块故障表现与诊断

现场使用过程中，常见的与I/O 接口模块相关故障表现为给定动作指令和采集设备已工作，负载等执行元件或显示仪表无法工作或异常工作。发生故障时，一般按照输入程序执行输出的步骤进行检查。逐步在排除输入侧或输出侧外部线路故障后，确定为I/O 接口模块故障。针对I/O接口模块的电气原理图，一般为指示灯、光电耦合器元器件发生损坏，现场使用中根据损坏严重程度分为单通道损坏和整体装置损坏两类故障。对于损坏模块可从以下3 种方法进行诊断。

图1 输入模块电路

图2 输出模块电路

（1）直接观察指示灯是否工作，指示灯无显示表示不工作。

（2）在电源工作正常下，通过万用表等工具测量模块公共端与输入输出端是否有显示值，无显示表明I/O 接口模块内部故障。

（3）进入PLC 程序，通过搜索找到模块对应通道地址。进入含有通道地址的子程序或主程序，使用在线监视功能，给定动作指令观察程序处理过程中是否进行运行或变量发生更改，根据变化快速检测出是否存在故障。通过以上诊断方法，能正确找到故障类型及故障通道的地址，为下一步有效处理提供正确依据。

3 I/O 接口故障处理方法

对于整体装置损坏，由于现场手段单一及修复难度大，应急等检修时间较少的情况直接采取整体更换，连接模块之间的总线连接器进行现场恢复。更换后的故障模块根据其电气原理图，利用万用表等工具对指示灯、光耦合器、RC 等进行检查及更换，最后上电对检修后的模块进行功能检验。

单通道损坏的I/O 接口模块，根据控制器的系统原理可按照以下步骤进行快速处置。

（1）根据上述故障诊断方法确定故障的通道地址，以每个子站为单位找到功能正常的备用通道，并拆除故障通道的连接线路，继而将该线路与备用通道连接。

（2）通过外部PC 加适配器的方式与PLC 处理器连接或通过设备配套的上机位，运行系统软件进入程序，通过搜索方式找到损坏通道地址并全部替换为备用通道地址。

（3）对于模拟输入输出模块，完成通道地址参数修改后进入PLC 系统，根据负载工作特性，在硬态配置清单中设置其工作属性为电流型或电压型。

（4）保存更改后的程序，将PLC 程序从RAM 写入到ROM，避免掉电后修改的参数不能正常被处理器读写运行。

（5）重启系统，确定程序更改是否正常，设备能否正常运行。

4 结论

利用上述处理方法成功解决了Vacro（TDS-11）顶部驱动装置I/O 接口模块故障，使得设备及时恢复使用并投入生产。通过系统论证及现场应用结果分析，该方法解决现场此类故障是可行的，且不影响设备任何功能。