对铁路客车PLC控制器的故障诊断研究

谢佳燕

摘要：CKY40型可编程序控制器（PLC）作为铁路客车空调机组的重要部分，对铁路客车空调装置的控制的智能化控制，而铁路客车实践运行的过程中，PLC故障时有发生，影响铁路客车空调装置使用性能。基于此，本文在概述铁路客车PLC控制器故障分类的基础上，对PLC控制器故障分类及故障诊断进行了论述，为铁路客车空调装置的稳定运行提供保障。

关键词：铁路客车；PLC控制器；故障诊断；研究

1 绪论

空调列车作为现代客运的重要组成部分，空调使用性能成了旅客出行所关注的重点。而铁路客车空调装置的稳定运行有赖于可靠的电气控制。但由于传统的电气控制电路复杂，所涉及到的电路元件众多，无形中增加了空调装置的故障率，提高了空调装置的检修保养难度。而PLC控制器的引进，不仅实现了对空调装置的智能化控制，而且结构相对紧凑，稳定性提高，大大减少了铁路客车空调装置的检修保养难度。而铁路客车实际运行的过程中，PLC故障时有发生，如5037、5017次列车，在两年使用中陆续出现故障，影响铁路客车空调装置的稳定运行，基于此，本文在概述铁路客车PLC控制器故障分类的基础上，对PLC控制器故障分类及故障诊断进行了论述，为铁路客车空调装置的稳定运行提供保障。

2 故障分类

2.1 外部故障

PLC外部故障包括传感器、开关及执行程序等故障，主要与设备本身的构造及功能有关，在实际铁路客车运行过程中，95%的PLC故障是由设备外故障的导致的，极大的影响到PLC控制器整个系统的工作及控制功能。

2.2 系统故障

系统故障可划分为固定骨折和偶然故障，其中偶然骨折一般在重启系统后即可恢复。而固定故障，需在检查检查的基础上，更换某些系统软件或硬件，以恢复系统功能。这类故障多由系统运行时间过久导致的。此类故障约占PLC故障发生的5%左右，一旦发生此类故障，需要根据详细检查，准确定位部件损坏部位，导致损坏可能的原因及损坏出现的时间等。

3 PLC常见故障及诊断分析

3.1 工作过程异常中断

PLC控制器通常包括三个模块主控机、扩张模块及模拟量模块。每个模块之间通常通过30针插件连接组成而成，在PLC控制器开始工作阶段，工作过程异常中断，引起空调装置出现停机、控制故障及无法启动等。有研究通过检测发现，三个模块之间的连接线异常而引起的插件接触不良时引起PLC控制器工作异常中断的的原因，但由于插件接线过多，导致准确定位故障的具体位置。基于此，有研究指出通过将三个模块整合，以增强PLC工作的安全性，减少PLC控制器工作过程中的故障发生率。但需要注意的是，由于三个模块之间的装设相互独立，导致整合过程需细心，预防整合过程中的线路变形。

3.2 PLC死机

铁路客车PLC控制器在长时间放置后，需要再次运行，虽然PLC运行发光灯显示正常，但PLC控制器会出现死机。有研究通过对PLC控制器整个工作流程进行了分析发现，PLC按照内部程序输入、处理、输出等部分组成。其中内部处理阶段，主要进行CPU硬件模块硬件检测，通信服务阶段，主要进行编程器的检查。处于待机阶段的PLC控制器，仅进行内部处理和通信服务阶段的检测，处于运行状态的PLC要依照程序流程，进行执行和输出检查。PLC死机主要是由于CPU未接到程序命令而引起的待命状态，可能原因与用户程序有关，有研究通过编程软件程序重新输入PLC，待机状态解除。通过进一步的分析，可以看出，PLC程序电池长时间不用，电池充电受阻，出现自放电，再加上高温环境，使得PLC电压不足，导致用户程序异常，进而出现死机。

3.3 自动控温失效

铁路客车实际运行的过程中，经常会出现各个位置的指示灯显示正常，而PLC控制器显示车内位置处于恒温状态，使得自动制冷设备不能自控、停机。通常情况下，首先需要检查电阻温控模块，技术的更换温控模块，但实际通过更换恒温模块发现，PLC控制器显示温度仍旧不变，说明其他故障點的存在。

PLC控制器温度主要是通过模拟模块输入、处理而来，为此，需详细了解模拟工作模块的工作原理，首先，模拟模块是通过外部感应器，通过缓慢的过程将模拟相互转变为PLC控制器内部的数字信号。由于其内部转换和预处理模块的存在，使得不同的信号模拟量能够适时的转化为数字参数，以便驱动输出、取用。而模拟信号转换的过程中，涉及到多路转换器、多个驱动单元、A/D转换电路等，通过多路转换同时接受多个信号，以此判断模拟信号的虚实，防止接受到不实信号。而A/D转换器将模拟量数字化。有温度信号显示，可以看出信号识别工作正常，通过更换温控模块，仍处于恒温，说明A/D转换器将信号进行了错误的处理，有研究通过对CPU内部进行检测，发现PLC运行至76步骤时，出现停机，说明空调装置达到了制冷上限，停止工作。通过更换A/D转换器，故障彻底解决。

4 小结

空调列车是现代客运的重要形式，空调装置作为铁路运输服务的重要指标，现代人越来越重视铁路客车空调装置的运行状况，PLC控制器的引进，一方面增加了铁路列车空调装置运行的稳定性，实现了自动化控制，另外PLC控制器的引进，缩小了空调装置的结构体积，大大降低了铁路客车空调装置的检修和保养的难度。而铁路客车实际运行的过程中，PLC故障路线发生，制约了PLC控制器的进一步发展。基于此，本文在概述铁路客车PLC控制器故障分类的基础上，对PLC控制器故障分类及故障诊断进行了论述，为铁路客车空调装置的稳定运行提供保障。

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