徐州西门子中国授权代理商变频器供应商

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 一、概述

 PLC 技术已广泛应用于各控制领域，尤其是在机械自动化控制中，它具有其它控制器无可比拟的优点，性高、抗干扰能力强，在恶劣的生产环境里，仍然可以十分正常地工作。作为PLC本身，它的故障发生率非常低，但对以PLC为的PLC控制系统而言，组成系统的其他外部元器件（如传感器和执行器）、外部输入信号和软件本身，都很可能发生故障，从而使整个系统发生故障，有时还会烧坏PLC，使整个系统瘫痪，造成大的经济损失。所以技术人员熟悉PLC 技术,并能够熟练地诊断和排除PLC在运行中的故障。PLC控制系统故障诊断技术的基本原理是利用PLC的逻辑或运算功能，把连续获得的被控过程的各种状态不断地与所存储的理想（或正确）状态进行比较．发现它们之间的差异，并检查差异是否在所允许的范围内（包括时间范围和数值范围）。若差异出了该范围，则按事先设定的方式对该差异进行译码，后以简单的、或较完善的方式给出故障信息报警。故障诊断的功能包括故障的和判断及故障的信息输出。常见的PLC控制系统中，其故障的情况是多种多样的。

    二、PLC控制系统的结构和故障类型

PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。

因为PLC本身的故障可能性小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：

    1、输入故障，即操作人员的操作失误；

传感器故障；

执行器故障；

PLC软件故障

这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。

    2、PLC控制系统的故障诊断方法

故障的诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：

a、是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。

b、如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：后检查PLC的CPU是否有故障。

c、在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。

d、采取上述步骤还检查不出故障部位和原因，则可能是系统设计错误，此时要重新检查系统设计，包括硬件设计和软件设计。

   三、PLC控制系统的故障自诊断

故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面，是提高系统性考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力，当PLC出现自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二管的亮、灭来查找。

  1、电源故障诊断

电源灯不亮,需对供电系统进行诊断.如果电源灯不亮,检查是否有电,如果有电,则下一步就检查电源电压是否合适,不合适就调整电压,若电源电压合适,则下一步就是检查熔丝是否烧坏,如果烧坏就换熔丝检查电源,如果没有烧坏,下一步就是检查接线是否有误,若接线无误,则应换电源部件.

   2、运行故障诊断

电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行。

    3、输入输出故障诊断

输入输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线、接线端子、保险丝等元件状态有关。

出现输入故障时，检查LED电源指示器是否响应现场元件（如按钮、行程开关等）。如果输入器件被激励（即现场元件已动作），而指示器不亮，则下一步就应检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值。若电压值正确，则可替换输入模块。若一个LED逻辑指示器变暗，而且根据编程器件监视器、处理器未识别输入，则输入模块可能存在故障。如果替换的模块并未解决问题且连接正确，则可能是I／O机架或通信电缆出了问题。

出现输出故障时，应察看输出设备是否响应LED状态指示器。若输出触点通电，模块指示器变亮，输出设备不响应。那么，应检查保险丝或替换模块。若保险丝完好，替换的模块未能解决问题，则应检查现场接线。若根据编程设备监视器显示一个输出器被命令接通，但指示器关闭，则应替换模块。

在诊断输入／输出故障时，方法是区分究竟是模块自身的问题，还是现场连接上的问题。如果有电源指示器和逻辑指示器，模块故障易于发现。通常，先是换模块，或测量输入或输出端子板两端电压测量值正确，模块不响应，则应换模块。若换后仍无效，则可能是现场连接出问题了。输出设备截止，输出端间电压达到某一预定值，就表明现场连线有误。若输出器受激励，且LED指示器不亮，则应替换模块。如果不能从I／O模块中查出问题，则应检查模块接插件是否接触不良或未对准。后，检查接插件端子有无断线，模块端子上有无虚焊点。

   4、指示诊断

LED状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和I／O模块的信息。大部分输入／输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器，输出模块则常设一个逻辑指示器。

对于输入模块，电源LED显示表明输入设备处于受激励状态，模块中有一信号存在。该指示器单使用不能表明模块的故障。逻辑LED显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别 

。如果逻辑和电源指示器不能同时显示，则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时，表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。除了逻辑指示器外，一些输出模块还有一只保险丝熔断指示器或电源指示器，或二者兼有。保险丝熔断指示器只表明输出电路中的保护性保险丝的状态；输出电源指示器显示时，表明电源已加在负载上。像输入模块的电源指示器和逻辑指示器一样，如果不能同时显示，表明输出模块就有故障了。

    四、PLC控制系统的维护

PLC的日常维护和*****比较简单，主要是换保险丝和锂电池, 基本没有其它易损元器件。由于存放用户程序的随机存储器（RAM）、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约为5年，当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落到指示灯亮，提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，换电池，这是日常维护的主要内容。

1、调换锂电池的步骤为：

a、在拆装前，应先让PLC通电15秒以上（这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC做短暂供电，以保护RAM 中的信息不丢失）；

b、断开PLC的交流电源；

c、打开基本单元的电池盖板；

d、取下旧电池，装上新电池；

e、盖上电池盖板。

注意换电池时间要尽量短，一般不允许过3分钟。如果时间过长，RAM中的程序将消失。此外,应注意换保险丝时要采用型号的产品。

2、I/O模块的换

若需替换一个模块，用户应确认被安装的模块是同类型。有些I/O系统允许带电换模块，而有些则需切断电源。若替换后可解决问题，但在一相对较短时间后又发生故障，那么用户应检查能产生电压的感性负载，也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在换后易被烧断，则有可能是模块的输出电流限，或输出设备被短路。

PLC的故障诊断是一个十分重要的问题，是保证PLC控制系统正常、运行的关键。在实际工作过程中，应充分考虑到对PLC的各种不利因素，定期进行检查和日常维护，以保证PLC控制系统、地运行。

在现场进行系统安装前，需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求，这一点可以参考各类产品的使用手册。但无论什么PLC，不都能装设在下列场所：含有腐蚀性气体之场所，阳光直接照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化学物质容易侵入的地方，有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件移位的地方。

如果要在上面的环境使用，则要为PLC制作合适的控制箱，采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外低温度下使用，可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。

在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：控制箱内空气流通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力线与信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是否需预留空间，供日后系统扩充使用。

除了上述注意事项之外，还有其它注意事项要留意

比较重要的是静电的隔离。静电是无形的，但可能因为不会对人造成生命危险，所以许多人常常忽视它。在中国的北方、干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件的因素。虽然你被静电打到的话，只不过是轻微的酥麻，但这对PLC和其它任何电子器件就足以致命了。

要避免静电的冲击有下列三种方式：在进行维修或换组件时，请先碰触接地的金属，以去除身上的静电；不要碰触电路板上的接头或是IC接脚；电子组件不使用时，请用有隔离静电的包装物，将组件放置在里面。想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿，而那些静电会导致这个婴儿死亡，你就会容易以正确的态度对待这个问题了。

基座安装（RACK）时

在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺寸，标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座牢固为止。在装上电源供应模块前，同时注意电源线上的接地端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系列的问题，静电、浪涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能够工作，因此，不少经验不足的工程师就误以为接地不那么重要了。这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，虽然你正常前进的时候，保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的时候，没有那根绳子，你的生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC系上保护缆绳。

在I/O模块安装时，须注意如下事项：I/O模块插入机架上的槽位前，要先确认模块是否为自己所预先设计的模块；I/O模块在插入机架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合的；模块固定螺丝务必锁紧；接线端子排插入后，其上下螺丝旋紧。由于现场的变压器、电机等影响，多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中松开。

型可编程逻辑控制器（PLC）是为特殊用途的机器设备而设计的，用于关键型控制和型应用。这些控制器通常是仪表系统（SIS）的一部分，用在检测具有潜在危险的流程工业环境中。一旦出危险，SIS的应用程序能自动作用，把流程切换到状态。谈到这里，用户可能会有一系列的问题：常规PLC已经成功地使用了这么多年了，与PLC相比有什么不同？为什么在关键型控制和型应用中，不能使用常规的PLC？ 

    一、综述 

一台PLC采用了特殊的设计，能够实现两个重要目标： 

1．系统不会失效（采用冗余的工作方式），即使元件的失效不可避免； 

2．失效是在可预测的范围内，一旦失效，系统将进入模式。 

在设计PLC时，要考虑到很多因素，需要很多的特殊设计。比如：一台PLC强调内部诊断，结合硬件和软件，可以让设备随时检测自身工作状态的不适；一台PLC具有的软件，要使用一系列的特殊技术，能确保软件的性；一台PLC具有冗余功能，即使一部分失效，也能够维持系统运行；一台PLC还具有外加的机制，不允许通过数字通信接口随便读写内部的数据。 

PLC与常规PLC的不同还在于：PLC需要得到三方机构的认证，满足苛刻的性和性标准。地采用系统方法，来设计和测试PLC。德国的TUV和美国的FM会提供对PLC设计和测试过程的、三方立的确认和验证， 

特殊的电子线路，细致的诊断软件分析，再加上对所有可能失效进行测试的完整性设计，确保了PLC具有测定99％以上的内部元件潜在危险失效的能力。一种失效模式、影响和诊断分析（FMEDA）方法一直指导着设计，这种方法会指出每个元件是怎样引起系统失效，并且告诉你系统应该如何检测这个失效。TUV的工程师会亲自执行失效测试，把它作为他们认证过程的一个部分。 

严格的标准软件应用于PLC。这些标准需要特殊技术，避免复杂性。进一步的分析和测试，细致地检查操作系统的任务交互操作。这种测试包括实时的交互操作，比如多任务（当使用时）和中断。还需要进行一种特殊的诊断，被称为"程序流控制"和"数据确认"。程序流检查能确保基本功能能按正确的顺序执行，数据确认使所有的关键数据在存储器里进行冗余存储，并且在使用前进行有效性测试。在软件开发过程中，一个PLC需要附加的软件测试技术。为了核实数据完整性检查，执行一系列"软件失效注入"测试，也就是人为对程序进行故意破坏，来检查PLC的响应是否运行在预计的方式。软件的设计和测试带有详细的文件资料，这样三方的检查员就能够明白PLC的运行原理，而多数软件开发没有使用这种规范的操作流程，这也正好说明为什么众多的垃圾软件会出现那么多的臭虫而无法发现了。 

二、举例 

下面试通过施耐德电气公司的一款PLC，来具体地说明PLC与常规PLC的区别。 

2．1 PLC与常规PLC的CPU的差别 

常规PLC内部CPU的数量有一个或多个，它或它们的作用是：执行用户的程序、进行I/O的扫描和系统的诊断。但用户的程序通常就进行一次处理，多个CPU的功能是把程序中的逻辑运算、算数运算、通信功能等分担实现，也就是协作处理。 

而PLC的CPU至少有两个或多个，两个CPU的功能是：分别对同一个用户程序各自执行一次，然后再把两个结果放在一起进行比较，如果比较的结果是一致的，就输出这个，如果是不一致的，选择的输出。由此看出，这才是PLC与常规PLC大的不同：冗余＋比较。 

2．2 PLC内部CPU的结构 

PLC包含2个处理器，每个处理器在自己的存储器区中，执行它们自己的逻辑，然后在每个周期的结尾和对方的结果进行比较，每个处理器有它自己立的停机通道，如果检测到结果的不同或有失效成分，它能够实现系统停机，切到状态。这种双处理结构被称为内部的二选一结构。 

下图表示了这种PLC的内部结构： 

PLC通常都有两个处理器，同时进行解码和执行。这种差异提供了失效的下列优点： 

两个可执行码自生成，编译的差异性使得在代码生成时，容易检测系统失效。 

两个生成码由不同的处理器执行，因此，CPU能够在代码执行时，出系统失效和PLC的随机失效。 

 两个立的存储器区用于两个处理器，因此，CPU能够出RAM的随机失效，而这在每个扫描周期的全部RAM检查时测不出来。 

这里我们接着引出PLC与常规PLC二个大的不同：随时＋步步进行诊断和检测。这种检测有的是通过自身信息进行的，称为自检；还有的通过对方的信息进行检测，称为互检。后面我们还会提到多的检测。 

2. 3 PLC CPU中的检测 

时钟测量:在处理器电路中，有两个不同的振荡器交叉检查它们的行为，每个处理器使用一个时钟检查另外一个是否运行。如果在一个确定的周期里，检测到对方没有运行，CPU就会进入状态。固件每秒钟会检查两个振荡器的精度。 

监视时钟：一个硬件和一个固件的监视时钟检查PLC的活动和执行用户逻辑的执行时间。这和常规的PLC系统是相同的。 

序列检查：序列检查监视CPU操作系统不同部分的执行。 

存储器检查：所有静态存储器区，包括Flash存储器和RAM，使用循环冗余码（CRC）进行检测，并且双码执行。动态存储器区由双码执行保护，周期性进行检测。在冷启动时，这些检测重新进行初始化。 

从上面的分析可以看出，PLC的诊断和检测比常规的PLC的检测要多很多，所以相对来说，硬件和软件的设计复杂。当然，检测和诊断的范围也广范，细致。 

2．4 PLC I/O诊断概述 

上面我们对PLC的CPU的情况进行了一个简单的分析，下面我们再来看看输入/输出模块的情况。 

所有I/O模块都要执行以下两个诊断功能： 

多的系统层面的诊断，包括了：RAM测试、ROM测试、以及 

根据模块的类型不同，现场层面的诊断， 

下面的表格列出了I/O模块的现场诊断情况： 

还有，PLC要对CPU和I/O之间的通信进行诊断，比如使用CRC校验。因此，不仅要检查接收的数据是否等于发送的数据，而且要检查数据变化。为了解决扰动问题，比如EMC的影响，它可能瞬间破坏你的数据，所以你需要对每个模块，配置一个很大的连续CRC错误诊断。 

上电时诊断：在上电时，I/O模块执行扩展的自检程序，如果测试出现错误，模块被认为不健康，输入输出全部置为0。 

运行时的诊断：在系统运行时，I/O模块执行自检程序，输入模块检验是否能够从传感器读取整个范围的数据，输出模块对它们的开关执行脉冲测试，周期小于1ms，在数字量输入和数字量输出模块，上电自检失效和模块没有接到外部的24V电源时，模块不工作。 

过压诊断：因为电子元件，从理论上说，电源电压过了大值时，它们不应该工作，所以I/O模块对来自背板的电源电压进行监视。 

下表描述了对电源电压的监视： 

2．5 PLC的模拟量输入模块 

接地断线检测：模拟量输入模块具有监视接地失效（漏电流）的功能。外接线一端通常要连接到中性地，在接地端子与中性地之间可以接入一个分流电阻（比如250欧姆），那么模拟量输入的漏电流就可以通过这个电阻上的电压，出来。 

内部诊断：现场侧包括了8个隔离立的输入通道，每个输入具有2个相同的电路构成，每个电路的微处理器通过驱动它的模拟量－数字量转换器、再经过隔离器得到输入值。另外，当进行诊断时，微处理器还驱动它的数字量－模拟量转换器并且把它置成高阻抗（非干涉）或者低阻抗，强迫做为模拟量－数字量转换器的输入。 

模拟量输入模块执行： 

短期间的自检。使用常规的、周期的差异值检测，判断内部是否失效。 

长期间的自检。使用每个通道的健康状态来核实内部是否失效。 

现场电源监督：没有电源监督，这个功能由模拟量－数字量转换器期间，对模拟量－数字量转换器和数字量－模拟量转换器提供的根据它们电源电压的值来实现。 

2．6 PLC的数字量输入模块 

内部诊断：每个输入通道使用一个公共输入电路和2个立链路，每个微处理器驱动一个数字输入串行器（DIS）来实现对输入信息的采样。另外，微处理器还驱动一个数字输入还原器（DID），再驱动诊断功能块进行诊断，实现还原数据与输入数据的同步比较。 

输入通道错误检测：数字量输视现场侧电源，利用外部接线来进行漏电流的检测，小的漏电流是1mA，如果没有漏电流，就代表外部电路出现开路故障，在干接点的情况下，在接点两端并联一个10k 的上拉电阻，用于外部线路的断线检测。每个输入电路都配置了开关，周期地强制为1或0，用于检测电路是否健康。每个输入电路立进行检测，如果发现问题就对诊断位置1，声明通道处于非健康状态。 

2．7 PLC的数字量输出模块 

内部诊断：为了开关是否能够断开与闭合，要在输出模块（在模块内部电路，插入周期性的诊断循环）进行一个脉冲测试。 

诊断序列包括： 

关命令，这个时间非常短，不会影响执行器，大不过1ms； 

核实测试结果，并且 

恢复正确的开关命令。 

电源监视：每个输出电路包括两个串联的开关，有两个处理器分别进行控制。 个微处理器使用数字量输出还原器（DOD）驱动它的开关，而二个微处理器则在还原器之后驱动它的开关。在每个周期里，两个微处理器系统的中点电压要与一个阀值进行比较，然后还要交换它们的如果，评估中点的状态，诊断开关的状态。如果在一个通道查到出错的行为，那么立即停机，并且设置诊断位，通知CPU。 

三、小结 

通过两个章节的介绍，了解了PLC和常规PLC的基本不同点，实际上还有象：外部传感器接线方式的不同、内部操作系统的不同、软件功能块的设置不同、软件编制的要求不同、以及通信协议的规范不同等，会再与读者进行交流。 

当然，PLC和常规PLC还有很多相似之处，比如说：两者都具有执行逻辑和算数计算的能力；两者都具有典型的输入和输出（I/O）模块，提供解释来自流程传感器信号和执行控制到终元件的能力；两者都是采用扫描输入，然后进行计算，后写到输出；两者都具有典型的数字通信接口。但常规PLC不是基于容错和失效而设计的，这是两者的基本的不同。 

由于很多用户发现常规的PLC不能用于关键应用的保护，因此产生了对PLC的需求。对PLC的设计、制造和安装的要求标准是非常高的。如果在项目的设施中，忽略这些标准，或者按这些高标准的方法执行，从职业和社会的角度来看，都是靠不住的、不负责任 .

（一）分析被控对象并提出控制要求

详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。

（二）确定输入／输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

（三）选择PLC

PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章二节。

（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路

1.分配I/O点

画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在２步中进行。

2.设计PLC外围硬件线路

画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。

由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。

（五）程序设计

1. 程序设计

根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立，一般在程序设计基本完成时再添加。

3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。

2. 程序模拟调试

程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。

1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。

2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。

（六）硬件实施

硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：

1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。

2)设计系统各部分之间的电气互连图。

3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。

由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。 

（七）联机调试

联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。

全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。

（八）整理和编写技术文件

技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等

从制造流程上来分，PLC的产品测试可以分为四个部分：

是元器件的测试，也包括外协件的测试。这时大多采用抽样的方法，其实，在采购之前，就要对供应商的资格进行认定，要避免不规范运作的元器件供应商，并与合资格的供应商建立长期的关系，这样，可以保证进来的元器件从根本上不会出大的问题。

但即便是对长期的正规的供应商，也要进行入库前的检验，通常，要进行目测，包括数量的清单，型号的核对，批号和生产日期等。然后，对元器件进行抽样检测；由于PLC的质量要求较高，因此，尽可能将抽样的比例加大，这样可以增加发现故障元件的概率。

元器件测试完成后，二步就是要在生产过程中，对每个生产加工工序进行的QC测试。对PLC的生产来说，主要是线路板的测试，通常包括：丝印、贴片、回流焊、波峰焊、手工插件和焊接几个工序，这时，对每个模块的每个工序做一个的测试架，才能保证能够而准确地测量出每个模块的质量。

在制造过程中，一旦发现质量问题，要立即找出原因，看是由于元器件本身的原因，还是加工质量的原因。如果是后者，在出现比例比较大的故障如虚焊等现象后，要及时调整生产设备的工作参数，既要保生产速度和生产率，也要保证降低故障率。如果PLC制造商有自己的生产线，应该将每个模块的生产状态参数保存下来，以后每次生产同样的模块的时候，可以按照该的状态进行生产。而且，这个的生产状态参数是要不断新的。

生产制造完成后，是模块的装配环节。装配完成后，要进行模块的性能测试。这一步的测试是十分关键的，因为重要的性能测试都是在这个环节，由于通常PLC的各种模块需要测试的参数较多，因此，一定要为每个型号的每个模块制作专门的测试架，并采用自动测试工装，这样才能保证测试参数的和完整，同时也保证测试的生产率。这是生产过程中测试的三步。

模块测试完毕后，要将模块送入老化室进行高温老化。关于老化，有许多人会将之与高温测试混同起来。其实，这是不同的。产品的高温测试，主要是检测该产品能够在设计的高温工作区段里正常工作，比如，如果PLC的工作温度是55度，那么只要在55度的范围内开机进行工作测试，在模块里的温度达到稳定后（通常为半小时左右）就可以了。但是，老化则是另外一个概念。

每个产品的元器件都有一定的寿命周期，比如，电子元器件的寿命为10年，那么，在这个寿命周期了，个月的故障率是很高的，其后故障率会越来越低，在三个月之后，达到稳定，故障率就会降到一个比较低的水平，一直到10年左右，器件达到了寿命，故障率又开始上升。

生产制造过程中的老化，就是要通过高温运行，将产品前期的故障率较高的时间缩短，使产品在出厂前就跨越过这个阶段，进入低故障率阶段。老化的温度和时间与产品的不同种类有关，对于电子产品来说，如果设定在55~60度的温度，可以将前期的高故障率的时间从三个月缩短到三天左右。这就是为什么许多电子产品的老化时间在72小时的原因。因此，老化是PLC产品生产过程的一道重要工序，而不能仅仅被看作是一个测试的过程。

知道了上面的道理，就同样会明白产品的老化过程是十分重要的，而且，老化后的测试加重要。因为，容易出现故障的模块，在老化过程中，绝大部分的潜在故障会在老化期间暴露出来，因此，对老化后的产品进行严格的测试。测试的方法和手段与老化前的模块测试手段相似，但全部完整地检测。有些测试人员认为产品已经测过一次了，因此，对老化后的产品测试往往放松，其实，这是大错而特错的。老化后的测试，就是PLC在制造过程中测试的四步。

以上的四步是PLC的硬件测试的介绍。由于软件也是PLC的重要组成部分，因此，对PLC的内部的软件，同样要进行测试。通常，由于产品保密的原因，即便是外协加工的模块，公司的关键软件在公司内部进行安装，有关测试功能也在公司内部完成。

有关软件功能测试又分为底层嵌入式软件测试和编程软件的测试。

底层嵌入式软件指PLC的系统软件，即在产品的CPU模件内的嵌入式固化软件（FIRMWARE），在工业控制系统的CPU模块里，都有一个IC芯片，里面是CPU的固化系统软件。通常称之为SOC（System On Chip），这个SOC是控制器的。实现SOC的方式主要有ASIC和FPGA两种。目前，德维森的主要的嵌入式软件是用FPGA技术来进行固化的，因此这里只简单介绍FPGA芯片的测试流程。

在进行制造过程的芯片测试时，要将FPGA芯片的原料检验委托供应商进行，公司每月一次进行抽检，以保证芯片本身的质量没有问题；同时，所要嵌入的软件已经通过FPGA样片调试，功能已经合格。

芯片通过芯片写入器将软件写入，之后，由测试人员将芯片插入到测试电路上，使用逻辑分析仪对芯片的预先的管脚波形进行逻辑分析测试，为了保证能够对芯片进行**的测试，这一步骤只对几个关键点的波形进行测试。逻辑测试完成后，对芯片进行电性能测试，这一步骤主要测试芯片的工作电压的高低限值和自动恢复性能。电气性能测试完成后，开始对芯片进行老化测试。老化后，再进行一次逻辑分析测试，并选取至少5%的芯片进行综合性能测试，主要是观察芯片的软件功能供设计修改参考。

产品的编程软件的测试通常不在制造过程测试，我将在产品应用过程的测试中叙述。

以上的制造过程的测试主要指的是性能测试。此外，对PLC产品，还要进行专门的性测试。

产品的性测试包括环境测试、机械性能测试和电气性能测试。机械性能测试主要是测试产品包装的机械完整性，包括焊接点的牢固性、模具的精密度、接线端子的牢固度等。环境测试主要测试产品在恶劣条件下存放及使用的性（或寿命，通常以平均无故障时间计算）。电气性能测试是用来验证产品在即将使用的环境中是否经得起各种电气环境的考验。根据国家有关规定，性测试（包括EMC、振动和冲击以及粉尘测试等）在每种产品批样品生产后，到的测试机构进行试验即可，之后每年一次到的测试送检一次。公司内部对产品只进行耐压和高低温老化测试，不需要对每个产品的每个批次都进行性测试。

环境测试包括高温、低温、盐雾、粉尘、易燃易爆性气体、湿度、海拔测试等；机械性能测试包括振动、冲击、加速应力等；电气性能测试包括EMC电磁兼容性试验（包括辐射特性、静电、群脉冲等）、触点试验（主要对开关量输入输出模块）和耐压试验等。送检产品为随机抽样，通常为两套。

1.负载电压、电流类型不同

负载类型：晶体管只能带直流负载，而继电器带交、直流负载均可。

电流：晶体管电流0.2A-0.3A，继电器2A。

电压：晶体管可接直流24V（一般大在直流30V左右，继电器可以接直流24V或交流220V。

2.负载能力不同

晶体管带负载的能力小于继电器带负载的能力，用晶体管时，有时候要加其他东西来带动大负载（如继电器，固态继电器等）。

3.晶体管过载能力小于继电器过载的能力

一般来说，存在冲击电流较大的情况时（例如灯泡、感性负载等），晶体管过载能力较小，需要降额多。

4.晶体管响应速度快于继电器

继电器输出型原理是CPU驱动继电器线圈，令触点吸合，使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载，其开路漏电流为零，响应时间慢（约10ms）。

晶体管输出型原理是CPU通过光耦合使晶体管通断，以控制外部直流负载，响应时间快（约0.2ms甚至小）。晶体管输出一般用于高速输出，如伺服／步进等，用于动作频率高的输出。

5.在额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有老化没有使用次数限制

继电器是机械元件所以有动作寿命，晶体管是电子元件，只有老化，没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。