電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障診斷題庫(kù)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的神經(jīng)中樞，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量乃至生產(chǎn)安全。故障診斷是保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要求工程師具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及清晰的分析思路。本題庫(kù)旨在梳理電氣自動(dòng)化系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象、成因及診斷方法，為工程技術(shù)人員提供一套系統(tǒng)的故障排查參考框架，助力提升故障處理能力與效率。一、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障的常見類型與基本診斷思路（一）故障的常見類型電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障成因復(fù)雜，可大致歸納為以下幾類：1.電氣回路故障：包括電源故障、線路故障（短路、斷路、接觸不良）、元器件故障（繼電器、接觸器、熔斷器、斷路器等）。2.自動(dòng)化控制單元故障：如PLC（可編程邏輯控制器）、DCS（分布式控制系統(tǒng)）等核心控制器的硬件故障或軟件異常。3.傳感器與執(zhí)行器故障：傳感器信號(hào)異常、執(zhí)行器動(dòng)作失靈或不到位。4.通信網(wǎng)絡(luò)故障：系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸異常。5.人為操作與外部干擾故障：誤操作、參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或電磁干擾等。（二）基本診斷思路1.故障現(xiàn)象觀察與記錄：詳細(xì)觀察故障發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)、報(bào)警信息、指示燈狀態(tài)、異常聲響、氣味等，并準(zhǔn)確記錄。2.故障信息收集與分析：查閱系統(tǒng)圖紙、技術(shù)手冊(cè)、歷史運(yùn)行記錄、故障報(bào)警日志等，結(jié)合故障現(xiàn)象進(jìn)行初步分析。3.初步判斷與范圍縮?。焊鶕?jù)故障現(xiàn)象和信息分析，判斷故障大致發(fā)生在哪個(gè)子系統(tǒng)、哪個(gè)模塊或哪個(gè)環(huán)節(jié)，逐步縮小排查范圍。4.故障定位與確認(rèn)：利用合適的工具（如萬用表、示波器、編程器、診斷軟件等）對(duì)可疑部分進(jìn)行檢查、測(cè)量和測(cè)試，最終確定故障點(diǎn)和具體原因。5.故障排除與系統(tǒng)恢復(fù)：根據(jù)故障原因采取相應(yīng)的修復(fù)措施，如更換元器件、修復(fù)線路、調(diào)整參數(shù)、清除干擾等，并進(jìn)行必要的測(cè)試，確認(rèn)故障已排除，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。6.故障總結(jié)與預(yù)防：記錄故障處理過程，分析故障根本原因，提出預(yù)防措施，避免類似故障再次發(fā)生。二、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障診斷題庫(kù)（一）電氣回路故障診斷1.題目：某電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后運(yùn)行片刻即過熱跳閘，請(qǐng)列出至少三項(xiàng)可能的電氣原因，并簡(jiǎn)述對(duì)應(yīng)的檢查方法。參考答案與分析：*可能原因1：電源電壓異常（過高或過低）。檢查方法：使用萬用表測(cè)量電動(dòng)機(jī)輸入端的電壓，與額定電壓進(jìn)行比較，確認(rèn)是否在允許偏差范圍內(nèi)。*可能原因2：電動(dòng)機(jī)繞組存在匝間短路或接地故障。檢查方法：首先斷電，使用兆歐表測(cè)量繞組相間及相對(duì)地的絕緣電阻，判斷絕緣是否損壞；必要時(shí)可對(duì)繞組進(jìn)行直流電阻測(cè)量，比較各相電阻是否平衡。*可能原因3：電機(jī)過載。檢查方法：檢查電機(jī)運(yùn)行電流是否超過額定電流；檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是否卡滯、負(fù)載是否過大；檢查熱繼電器整定值是否過小或失靈。*可能原因4：接線錯(cuò)誤或接觸不良。檢查方法：檢查電機(jī)接線端子、電源線路連接是否牢固，有無松動(dòng)、氧化現(xiàn)象；檢查繞組引出線是否有接錯(cuò)（如星形誤接成三角形，或反之）。2.題目：某交流接觸器線圈通電后，銜鐵不能吸合，請(qǐng)分析可能原因及排查步驟。參考答案與分析：*排查步驟與可能原因：1.檢查線圈供電是否正常：使用萬用表測(cè)量線圈兩端電壓是否達(dá)到額定值。若無電壓或電壓過低，可能是控制回路熔斷器熔斷、控制開關(guān)未接通、上游繼電器觸點(diǎn)接觸不良或控制線路斷線。2.若供電正常，檢查線圈本身：斷電后測(cè)量線圈直流電阻，若電阻無窮大則線圈斷線；若電阻過小則可能線圈匝間短路。3.檢查機(jī)械部分：若線圈完好，可能是銜鐵與鐵芯之間有異物卡住，或機(jī)械傳動(dòng)部分卡滯；也可能是反力彈簧過緊?？墒謩?dòng)推動(dòng)銜鐵，檢查其活動(dòng)是否靈活。4.檢查鐵芯：鐵芯端面是否有油污導(dǎo)致吸力不足；鐵芯是否斷裂或磨損嚴(yán)重。（二）自動(dòng)化控制單元故障診斷1.題目：某PLC控制系統(tǒng)開機(jī)后，CPU模塊指示燈顯示正常（如RUN燈亮），但某一輸出點(diǎn)控制的電磁閥無動(dòng)作，其他輸出正常。請(qǐng)描述故障排查的主要步驟。參考答案與分析：1.檢查PLC程序邏輯：通過編程軟件在線監(jiān)控該輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的邏輯條件是否滿足，輸出指令是否被正確執(zhí)行（觀察該輸出點(diǎn)的狀態(tài)標(biāo)志是否為“1”）。若邏輯條件不滿足，則故障在程序或輸入信號(hào)。2.檢查PLC輸出點(diǎn)物理狀態(tài)：若程序中輸出點(diǎn)狀態(tài)為“1”，則觀察PLC輸出模塊上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的指示燈是否點(diǎn)亮。*指示燈不亮：可能是PLC輸出點(diǎn)內(nèi)部損壞，或該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)（若有）熔斷?？蓢L試將該輸出信號(hào)臨時(shí)切換到備用輸出點(diǎn)，以驗(yàn)證是否為輸出點(diǎn)故障。*指示燈亮：說明PLC內(nèi)部輸出正常，故障在外部回路。3.排查外部輸出回路：*檢查PLC輸出端子到電磁閥線圈的接線是否牢固、導(dǎo)通。*檢查電磁閥線圈是否完好（斷電測(cè)量電阻）。*檢查電磁閥供電電源是否正常（如AC某伏或DC某伏）。*檢查是否有外部負(fù)載過大或短路導(dǎo)致PLC輸出點(diǎn)保護(hù)。2.題目：某DCS系統(tǒng)操作員站顯示某一模擬量輸入信號(hào)（如溫度）為最大值（或無窮大），請(qǐng)分析可能的故障點(diǎn)及診斷方法。參考答案與分析：*可能故障點(diǎn)1：傳感器故障。診斷方法：檢查傳感器供電是否正常；若為兩線制或四線制變送器，可斷開其與DCS的連接，用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源（如毫安信號(hào)發(fā)生器）接入DCS輸入通道，觀察顯示是否正常，以判斷是否為傳感器本身輸出異?；驌p壞。*可能故障點(diǎn)2：信號(hào)線路故障。診斷方法：檢查信號(hào)電纜是否有斷線、短路（信號(hào)線與電源線、地線短接）或嚴(yán)重干擾；檢查電纜屏蔽層接地是否良好；用萬用表測(cè)量信號(hào)線間的電壓或電流（視信號(hào)類型而定）是否在合理范圍。*可能故障點(diǎn)3：DCS模擬量輸入模塊故障或通道故障。診斷方法：將該傳感器信號(hào)線切換到模塊的備用通道，觀察顯示是否恢復(fù)正常；若有多塊相同模塊，可嘗試更換模塊進(jìn)行測(cè)試。*可能故障點(diǎn)4：傳感器接線錯(cuò)誤。診斷方法：核對(duì)傳感器接線圖，確認(rèn)正負(fù)極性、信號(hào)線與電源線是否接錯(cuò)。（三）傳感器與執(zhí)行器故障診斷1.題目：某液位控制系統(tǒng)中，投入式液位變送器指示與實(shí)際液位偏差較大且不穩(wěn)定，可能的原因有哪些？如何進(jìn)行初步判斷？參考答案與分析：*可能原因1：變送器安裝位置不當(dāng)。如安裝在液面波動(dòng)劇烈處、有氣泡產(chǎn)生的區(qū)域或死水區(qū)。判斷：觀察安裝位置，嘗試臨時(shí)改變安裝點(diǎn)觀察指示變化。*可能原因2：變送器零點(diǎn)或量程漂移。判斷：可對(duì)變送器進(jìn)行零點(diǎn)和量程校準(zhǔn)，觀察校準(zhǔn)后指示是否恢復(fù)正常。*可能原因3：導(dǎo)壓管堵塞或泄漏（針對(duì)差壓式液位計(jì)）。判斷：檢查導(dǎo)壓管是否有堵塞跡象（如介質(zhì)粘稠、結(jié)晶），排污閥是否能正常排出污物；檢查導(dǎo)壓管連接處是否有泄漏。*可能原因4：傳感器探頭結(jié)垢或損壞。判斷：清潔傳感器探頭，觀察指示是否改善；若為電容式等類型，檢查探頭絕緣是否良好。*可能原因5：信號(hào)電纜屏蔽不良或接地不當(dāng)引入干擾。判斷：觀察指示波動(dòng)是否與設(shè)備啟停等干擾源同步；檢查信號(hào)線屏蔽層接地方式是否正確，是否單點(diǎn)接地。2.題目：某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥接收4-20mA控制信號(hào)，但閥位不動(dòng)作或動(dòng)作不平穩(wěn)、不準(zhǔn)確，請(qǐng)列出至少三類可能的故障原因（分別從電氣、氣動(dòng)、機(jī)械角度各舉一項(xiàng)）。參考答案與分析：*電氣角度：控制信號(hào)異常。例如，信號(hào)斷線導(dǎo)致無輸入；信號(hào)受到強(qiáng)電磁干擾導(dǎo)致波動(dòng)；電流信號(hào)與閥門定位器不匹配（如需要毫安信號(hào)卻接入了電壓信號(hào)）。檢查方法：用萬用表測(cè)量接入定位器的控制信號(hào)是否正常、穩(wěn)定。*氣動(dòng)角度：氣源問題。例如，氣源壓力不足或不穩(wěn)定；氣源中含有過多水分、油污等雜質(zhì)，導(dǎo)致定位器或閥內(nèi)氣路堵塞、卡澀。檢查方法：檢查氣源壓力表指示，檢查氣源處理單元（過濾器、減壓閥）工作狀態(tài)，排放冷凝水。*機(jī)械角度：閥桿與閥芯連接松動(dòng)或脫落；閥內(nèi)有異物卡住閥芯；閥座或閥芯磨損嚴(yán)重；閥桿彎曲或?qū)蛱啄p導(dǎo)致卡阻。檢查方法：手動(dòng)操作調(diào)節(jié)閥（如通過手輪），感受閥門動(dòng)作是否順暢，有無卡滯點(diǎn)。（四）通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷1.題目：某工業(yè)以太網(wǎng)（如PROFINET/ModbusTCP）連接的設(shè)備中，某一從站突然無法與主站通信，請(qǐng)列出至少四項(xiàng)排查要點(diǎn)。參考答案與分析：*排查要點(diǎn)1：物理連接檢查。檢查該從站設(shè)備的網(wǎng)線是否松動(dòng)、破損；網(wǎng)線水晶頭是否制作良好、接觸可靠；交換機(jī)對(duì)應(yīng)端口指示燈是否正常（如Link/Act燈）?？蓢L試更換網(wǎng)線或交換機(jī)端口。*排查要點(diǎn)2：設(shè)備電源檢查。確認(rèn)該從站設(shè)備供電是否正常，電源指示燈是否亮起。*排查要點(diǎn)3：IP地址與網(wǎng)絡(luò)配置檢查。檢查該從站設(shè)備的IP地址是否正確，是否與其他設(shè)備沖突；子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等參數(shù)是否設(shè)置正確。*排查要點(diǎn)4：設(shè)備自身狀態(tài)檢查。檢查從站設(shè)備是否有故障報(bào)警指示燈；嘗試重啟從站設(shè)備；檢查設(shè)備通信端口是否損壞。*排查要點(diǎn)5：網(wǎng)絡(luò)干擾與接地檢查。檢查網(wǎng)絡(luò)電纜是否與強(qiáng)電電纜并行敷設(shè)導(dǎo)致干擾；檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電纜屏蔽層接地是否良好。2.題目：在使用RS485總線進(jìn)行多設(shè)備通信時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)通信不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)丟包的現(xiàn)象，可能的原因有哪些？參考答案與分析：*可能原因1：總線終端電阻未接或阻值不匹配。RS485總線在距離較長(zhǎng)或通信速率較高時(shí)，需在總線兩端接入終端匹配電阻（通常為120歐姆），以消除信號(hào)反射。檢查方法：確認(rèn)總線首尾設(shè)備是否接入終端電阻。*可能原因2：總線負(fù)載過多或通信距離過長(zhǎng)。RS485總線帶載能力有限（通常為32個(gè)節(jié)點(diǎn)），超過會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減。通信距離也受限于波特率，距離過長(zhǎng)需降低波特率或使用中繼器。檢查方法：統(tǒng)計(jì)總線上的設(shè)備數(shù)量，測(cè)量實(shí)際通信距離。*可能原因3：信號(hào)線接錯(cuò)或短路、接地不良。A、B信號(hào)線接反會(huì)導(dǎo)致通信失??；信號(hào)線之間短路或與地短路也會(huì)造成通信異常?？偩€應(yīng)采用屏蔽雙絞線，屏蔽層單點(diǎn)接地。檢查方法：用萬用表檢查線路通斷及絕緣情況，確認(rèn)A、B線連接正確。*可能原因4：存在較強(qiáng)電磁干擾。RS485信號(hào)易受強(qiáng)電磁環(huán)境干擾。檢查方法：觀察通信異常是否與特定設(shè)備運(yùn)行相關(guān)；檢查總線電纜是否遠(yuǎn)離變頻器、電機(jī)等強(qiáng)干擾源。（五）綜合故障診斷1.題目：某自動(dòng)化生產(chǎn)線在運(yùn)行中突然全線停機(jī)，所有電機(jī)停止，PLC的CPU運(yùn)行指示燈熄滅。請(qǐng)描述你的故障排查流程。參考答案與分析：1.初步檢查電源總開關(guān)及UPS：查看主電源配電柜內(nèi)的總斷路器是否跳閘；若系統(tǒng)配備UPS，檢查UPS是否工作正常，有無向PLC等控制系統(tǒng)供電。這是因?yàn)镻LC的CPU運(yùn)行燈熄滅，首先應(yīng)懷疑其供電是否中斷。2.檢查PLC系統(tǒng)電源模塊：若總電源正常，進(jìn)一步檢查PLC的電源模塊指示燈是否點(diǎn)亮。若不亮，可能是電源模塊故障，或其輸入端的斷路器/熔斷器跳閘/熔斷。測(cè)量電源模塊輸入端電壓是否正常。3.檢查是否存在嚴(yán)重外部故障導(dǎo)致緊急停機(jī)：如急停按鈕被按下、安全門未關(guān)閉、重要保護(hù)信號(hào)動(dòng)作等，這些信號(hào)可能直接切斷了PLC電源或使PLC進(jìn)入停止模式。檢查相關(guān)的硬接線安全回路。4.檢查是否有短路或漏電導(dǎo)致電源保護(hù)：若電源模塊損壞或前端斷路器跳閘，需檢查是否存在短路點(diǎn)或嚴(yán)重漏電情況，排除后再恢復(fù)供電，避免二次損壞。5.若PLC電源恢復(fù)后仍無法啟動(dòng)：則可能是PLC的CPU模塊故障，或程序丟失、損壞。此時(shí)可能需要專業(yè)人員進(jìn)行進(jìn)一步診斷或程序恢復(fù)。2.題目：某溫度控制系統(tǒng)，采用PID調(diào)節(jié)，近期出現(xiàn)被控溫度波動(dòng)幅度增大，調(diào)節(jié)品質(zhì)變差的情況。請(qǐng)列出至少三項(xiàng)可能的原因（從檢測(cè)、控制、執(zhí)行環(huán)節(jié)考慮）。參考答案與分析：*檢測(cè)環(huán)節(jié)：溫度傳感器測(cè)量不準(zhǔn)確或響應(yīng)遲緩。例如，傳感器老化、安裝位置不當(dāng)導(dǎo)致測(cè)溫滯后、信號(hào)傳輸干擾等，使得反饋給控制器的溫度信號(hào)失真或延遲。*控制環(huán)節(jié)：PID參數(shù)設(shè)置不合理。例如，比例度過大可能導(dǎo)致超調(diào)增大，過小則響應(yīng)遲緩；積分時(shí)間過長(zhǎng)可能導(dǎo)致靜差消除慢，過短可能引起振蕩；微分時(shí)間設(shè)置不當(dāng)也會(huì)影響調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。此外，控制器本身故障或算法問題也可能導(dǎo)致。*執(zhí)行環(huán)節(jié)：執(zhí)行器（如調(diào)節(jié)閥、加熱元件）故障或特性變差。例如，調(diào)節(jié)閥卡澀導(dǎo)致動(dòng)作不順暢、閥門定位器精度下降、加熱元件功率衰減或局部損壞導(dǎo)致輸出熱量不穩(wěn)定。*對(duì)象特性變化：被控對(duì)象的熱慣性、滯后時(shí)間等特性發(fā)生變化，例如負(fù)載發(fā)生較大改變、傳熱條件惡化等，原有的PID參數(shù)已不再適應(yīng)新的對(duì)象特性。三、故障診斷技巧與注意事項(xiàng)1.先易后難，先外后內(nèi)：診斷故障時(shí)，應(yīng)先從最簡(jiǎn)單、最直觀的外部檢查入手，如觀察指示燈狀態(tài)、有無異響異味、接線是否松動(dòng)等，再逐步深入到內(nèi)部復(fù)雜部件。2.善用工具，輔助判斷：熟練掌握萬用表、兆歐表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、編程器、診斷軟件等工具的使用，它們是準(zhǔn)確定位故障的有力助手。3.邏輯推理，避免盲目：根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合系統(tǒng)原理和電路圖，進(jìn)行邏輯分析和推理，縮小故障范圍，避免無目的地更換元器件。4.安全第一，規(guī)范操作：進(jìn)行帶電檢查時(shí)，必須遵守安全規(guī)程，采取必要的防護(hù)措施；涉及高壓或大容量電容時(shí)，務(wù)必先放電。5.重視文檔，積累經(jīng)驗(yàn)：系統(tǒng)圖紙、設(shè)備手冊(cè)、技術(shù)參數(shù)、歷史故障記錄等文檔是故障診斷的重要參考資料。不斷總結(jié)和積累故障處理經(jīng)驗(yàn)，形成自己的判斷能力。6.“替換法”的合理應(yīng)用：在懷疑某個(gè)模塊或部件有故障但難以直接測(cè)量確認(rèn)時(shí)，可采用替換已知完好件的方法進(jìn)行驗(yàn)證，但替換前需確保新件與原件型號(hào)規(guī)