西門子PLC系統(tǒng)主要故障探討

黃　雄（天津大沽化工股份有限公司,天津300455）

西門子PLC系統(tǒng)主要故障探討

黃雄
（天津大沽化工股份有限公司,天津300455）

目前PLC的體積越來越小，功能越來越完善。當(dāng)PLC發(fā)生故障時技術(shù)人員通常要通過多種方法和較長時間才能排查出原因所在。本文以西門子S7-400PLC系統(tǒng)為例，采用故障類型分析的方法，分析PLC主要硬件故障和內(nèi)部故障的原因，為技術(shù)人員快速排除故障提供幫助。

PLC；故障原因；西門子S7

1　前言

本文以我國目前采用率最高的西門子S7系列的高檔機S7-400為研究對象。S7-400功能豐富且強大，能用于高端裝備制造業(yè)，其發(fā)生的故障也涵蓋S7-200/S7-300的故障，所以研究S7-400PLC系統(tǒng)的故障具有普遍意義。

PLC的故障一般可分為硬件故障和內(nèi)部故障。硬件故障指的是傳感器或其他執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生的故障。內(nèi)部故障指PLC發(fā)生功能性錯誤或編譯程序錯誤。西門子S7-400PLC具備較強的故障自檢和反饋機制，技術(shù)人員可以通過PLC的反饋判斷故障的原因，然后通過排查找到故障所在位置并修復(fù)故障。

2　PLC的硬件故障

對于硬件故障，我們可以通過PLC的反饋知道事故發(fā)生的大致部位，然后通過人工排查來找到故障原因。

2.1排查流程

（1）整體檢查。排查流程按順序排列為：檢查電源燈是否亮起，檢查運行燈是否亮起，檢查輸入是否正常，檢查輸出是否正常，檢查外圍環(huán)境是否正常。若電源燈未亮則進(jìn)入電源檢查流程，若運行燈未亮則進(jìn)入運行故障診斷，若輸入不正常則進(jìn)入輸入檢查流程，若輸出不正常則進(jìn)入輸出檢查流程。若以上都不正常則更換微處理器。

（2）電源檢查。電源檢查的內(nèi)容按順序分為檢查是否通電、檢查電源電壓、檢查熔絲是否斷裂、檢查接線是否正確。若在某一步發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理并檢查PLC系統(tǒng)是否恢復(fù)正常，若不正常則繼續(xù)進(jìn)行下一步。若最后仍不正常，應(yīng)更換電源部件。

（3）運行故障診斷。首先將PLC置于工作狀態(tài)，若電源燈亮而運行燈不亮，應(yīng)檢查內(nèi)存是否正常，將內(nèi)存芯片重新拔插，若仍不能解決需更換微處理器。

（4）輸入、輸出檢查。首先檢查輸入/輸出指示是否正常。若不正常則用編程器監(jiān)控功能檢查通斷狀態(tài)，通斷正常則應(yīng)更換輸入/輸出部件，通斷不正常則需更換二極管。若輸入指示正常，用萬用表測量輸入/輸出端電壓，然后根據(jù)電壓正常與否來決定更換哪些輸入/輸出部件。

（5）外圍環(huán)境檢查。檢查PLC工作環(huán)境的溫度、濕度、是否存在腐蝕性物質(zhì)、是否清潔等。

2.2原因及排除措施

下面筆者根據(jù)自身經(jīng)驗，介紹一些常見故障的原因及解決辦法：（1）電源燈不亮:原因可能是1）電壓切換端子設(shè)定不良；2）保險絲熔斷，可以正確設(shè)定切換端子，更換保險絲來解決；（2）保險絲多次熔斷：1）電壓切換端子設(shè)定不良；2）線路短路或燒壞，可以正確設(shè)定切換端子，更換電源單元；（3）運行燈不亮：1）程序錯誤；2）電源線路不良；3）I/O單元號重復(fù)；4）遠(yuǎn)程I/O電源關(guān)，無終端，可以修改程序，更換CPU單元，修改I/O單元號，接通電源來解決；（4）運行中輸出端沒閉合（電源燈亮）：電源回路不良，更換CPU單元；（5）編號以后的繼電器不動作：I/O總線不良，更換基板單元；（6）輸入/輸出全部斷開（輸入指示燈也滅）：輸入/輸出回路不良，更換單元；（7）特定繼電器編號的輸入/輸出不接通。可能原因：（1）輸入/輸出器件不良；（2）輸入/輸出配線斷線；（3）端子螺釘松馳；（4）端子板聯(lián)接器接觸不良；（5）外部輸入/輸出接觸時間短。對應(yīng)的解決方法：（1）更換輸入/輸出器件檢查輸入/輸出配線；（2）檢查輸入/輸出配線；（3）擰緊；（4）把端子板補充插入、鎖緊。更換端子板聯(lián)接器；（5）調(diào)整輸入/輸出組件；（6）特定繼電器編號的輸入/輸出不關(guān)斷，可能原因：1）輸入/輸出回路不良。2）程序的OUT指令中用了輸入/輸出繼電器編號。解決方法：1）更換組件。2）修改程序；（7）輸入動作指示燈不亮（動作正常）：LED燈壞，更換單元。

3　PLC的內(nèi)部故障

3.1診斷方法

西門子S7-400PLC自帶強大的故障自檢功能，當(dāng)故障發(fā)生時PLC會自動將相關(guān)數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果存入CPU診斷緩沖區(qū)。技術(shù)人員可以通過STEP7編程軟件查閱這些信息，從而快速找到故障原因，甚至可以通過對錯誤處理組織塊編程來直接排除故障。

PLC能檢測到并可以通過對組織塊編程解決的故障分為異步錯誤和同步錯誤。異步錯誤指PLC硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生的錯誤，同步錯誤指程序執(zhí)行過程中的錯誤。內(nèi)部錯誤一般以同步錯誤為主。例如所編程序中有錯誤的地址區(qū)、編號等都會導(dǎo)致PLC發(fā)生內(nèi)部錯誤，這時PLC會自動調(diào)用同步錯誤組織塊。

內(nèi)部故障診斷的基本方法是在SIMATIC中打開再現(xiàn)窗口，查看CPU是否顯示指示錯誤和故障的診斷符號。診斷符號是用來直觀表示模塊的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的圖標(biāo)。如果某一模塊發(fā)生了故障，則其相應(yīng)圖標(biāo)上就會出現(xiàn)診斷符號，或者其圖標(biāo)對比度降低。

3.2診斷示例

由于錯誤處理組織塊較多，各組織塊的變量也較多，因此無法一一詳細(xì)列出，下面以一個故障為例，介紹PLC內(nèi)部故障的診斷和排除方法，供技術(shù)人員參考。

某一PLC發(fā)生故障，CPU上的“組錯誤”LED被點亮。技術(shù)人員通過STEP7查閱信息，CPU自動調(diào)用了I/O訪問錯誤組織塊OB122。此時應(yīng)先新建一個項目，插入一個300的站，進(jìn)行硬件組態(tài)。插入一個CPU315-2DP和一個模擬量輸入模塊SM331。同時配置SMM331的“Inputs”選項，把所有通道設(shè)置為電壓類型，組態(tài)完成后編譯保存并下載到CPU中。

通過臨時變量“OB122_SW_FLT”讀出錯誤代碼，通過“OB122_ BLK_TYPE”找到出錯的程序塊，通過“OB122_MEM_ADDR”可以讀出發(fā)生錯誤的存儲器地址。

打開在“Blocks”下插入的OB122編寫程序，如圖所示。

將OB1下載到CPU中，CPU不再報錯，程序運行正常，故障排除。

4　結(jié)束語

本文以西門子S7-400PLC為例，簡單介紹了PLC硬件故障和內(nèi)部故障的主要故障及診斷方法。技術(shù)人員在故障診斷及維修時應(yīng)掌握本文介紹的基本方法，舉一反三，才能準(zhǔn)確迅速地應(yīng)對PLC在使用過程中的各種故障。

[1]孫慧.西門子PLC系統(tǒng)常見故障分析[J].化工自動化及儀表,2014(09).

[2]閻巍山.張志權(quán)淺析導(dǎo)致PLC故障的幾種原因[J].理論探討,2007,20(01).