前沿拓展：

在制造工業中存在大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的-離散量的數據采集監視。由于這些控制和監視的要求，使PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。PLC廠家在原來CPU模板上逐漸增加了各種通訊接口，現場總線技術及以太網技術也同步發展，使PLC的應用范圍越來越廣泛。 PLC具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優點，這是它能持久的占有市場的根本原因。

PLC控制器本身的硬件采用積木式結構，有母板，數字I/O模板，模擬I/O模板，還有特殊的定位模板，條形碼識別模板等模塊，用戶可以根據需要采用在母板上擴展或者利用總線技術配備遠程I/O從站的方法來得到想要的I/O數量。

隨著工業自動化水平的不斷提升，PLC所占據的地位可以說功不可沒，雖然PLC是專為工業應用而設計，硬件設計有極高的安全性和穩定性，但是不乏一些自然原因和人為因素導致PLC損壞，不能正常使用。PLC的價格少則幾百，多則上萬，所以從節省開支方面講，PLC損壞后還是具有一定的維修價值。

PLC的維修技術，不單是PLC硬件上的修復，還有PLC外圍線路以及軟件的相互配合，再者，PLC不像單片機那樣，是單一的芯片，加上少量電路就能工作，修復相對簡單。PLC內部集成了CPU，存儲器，I/O電路，通訊電路，開關電源等，是各部分協調工作，因此，單就PLC硬體上的維修，具有一定的學問。

PLC型號眾多，但內部大同小異，原理基本一樣。今天我就以西門子S7-200PLC為例，談談PLC硬件維修的一些思路和方法，不但對工控初級維修師傅有指導性的幫助,此文也對PLC初學者更好的理解PLC這門理論，有積極的幫助。

圖2，CPU板正面。

CPU板為PLC中的核心部件，也是維修當中最棘手的地方，CPU板出問題會導致PLC故障燈常亮，PLC不運行，現就CPU板各元件說明如下：

1：CPU元件：

即中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。主要有運算器，控制器，寄存器以及實現它們之間聯系的數據，控制及狀態總線構成。它按照可編程邏輯控制器系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。

為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。

西門子PLC CPU芯片針腳多（200pin），主要有地址總線，數據總線，I/O引腳，及附屬檢測針腳與對應的芯片進行聯系，CPU壞，可導致PLC報警（SF燈亮），也會導致PLC某些輸入輸出點不正常，通訊不上等故障現象。損壞原因主要有CPU供電電壓高（導致內部短，某些針腳對地短路）CPU老化等，損壞后用手摸，有發燙的感覺。此種CPU針腳多，更換麻煩，并且市場不容易買到配件，可以用拆機件替換。

2：PLC系統中的存儲器：

PLC系統中的存儲器主要用于存放系統程序、用戶程序和工作狀態數據。PLC的存儲器包括系統存儲器和用戶存儲器。

（1）ROM 即只讀存儲器，用于由PLC生產廠家編寫的系統程序，并固化在ROM內，用戶不能更改，能夠完成PLC設計者規定的各項工作。實現指令解釋，報警處理等，和PC機的BIOS差不多，系統程序質量的好壞很大程度上決定了PLC的性能。

如果里面的數據丟失，或芯片損壞會引起不開機，報警現象。在平時的維修當中，ROM故障所占的比例也是很大的。可以用編程器重刷固件程序（事先有備份），來解決此類問題。

編程器及適配器如下圖：

（2）用戶存儲器

用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區）和數據存儲器（數據區）兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務采用PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲器根據所選用的存儲器單元類型的不同（可以是RAM、EPROM或EEPROM存儲器），其內容可以由用戶修改或增刪。用戶數據存儲器可以用來存放（記憶）用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態和數據等。用戶存儲器的大小關系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標之一。

為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態RAM中，即隨機存儲器，主要存儲工作數據，掉電數據丟失，供電斷經常和備用電池和超級電容連接，以實現掉電數據保持。保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中。現在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。

工作數據是PLC運行過程中經常變化、經常存取的一些數據。存放在RAM中，以適應隨機存取的要求。在PLC的工作數據存儲器中，設有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器等邏輯器件的存儲區，這些器件的狀態都是由用戶程序的初始設置和運行情況而確定的。根據需要，部分數據在掉電時用后備電池維持其現有的狀態，這部分在掉電時可保存數據的存儲區域稱為保持數據區。

由于系統程序及工作數據與用戶無直接聯系，所以在PLC 產品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器。當PLC提供的用戶存儲器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲器擴展功能。

PLC存儲器所用的種類主要有：可讀/寫操作的隨機存儲器RAM；只讀存儲器或可擦除可編程的只讀存儲器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。

4：運行指示燈，是判斷PLC運行正常與否的主要依據。西門子S7-200在正常運行當中只有RUN燈（綠燈）亮，停止狀態只有STOP燈（黃燈）亮，如果有故障燈（紅燈）亮起，說明此時PLC已經出現硬件故障或軟件故障。

CPU板背面如下圖：

CPU板的背面部分主要提供了電源的轉換，以提供芯片供電所需的合適的電壓。此外還包含了用戶程序存儲器。在維修CPU板的時候，最好先用編程器備份里面的數據，以免程序丟失，帶來更大麻煩。

I/O板如下圖：

此板主要提供了輸入端隔離，繼電器驅動及輸出電路，還有通信接口電路。維修相對簡單。

電源板如下圖：

此板為24V開關電源板，在此不再累述。

綜上所述，PLC維修技術，并不是單一的電路板硬件維修，它牽涉到微電腦，數字電路，PLC原理，PLC編程，元件焊接等等技術的綜合應用，只有在長期的維修當中積累經驗，才能得到很大的進步。

電工學習網獨家原創稿件，轉載必須注明原文出處及原文鏈接，違者必究！

拓展知識：