西門子PLC系統中模擬量干擾引起的故障分析及解決

葛培　邱天博

摘要：針對現場液位計頻繁出現滿量程的故障現象，本文首先對控制系統及模擬量等接地可靠性檢查處理，其次考慮控制系統電源容量方面對干擾影響處理，最終回到西門子控制系統接線規范性及抗干擾處理，達到徹底消除干擾的目的。

關鍵詞：西門子PLC；模擬量；故障

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0014-02

隨著現代工業自動化程度的不斷提高，自動化設備的運行穩定性顯得至關重要，而由干擾引起控制系統的故障層出不窮，嚴重影響設備正常運行。本文通過現場模擬量顯示滿量程故障分析，減輕干擾帶來的破壞，最終達到消除干擾目的。

1 數字化系統故障簡述

一套沖渣溢流回水系統，如圖1所示設備包含超聲波液位儀4臺，分別連續顯示并控制調節池、清水池、回用水池、污泥池的上下液位；電磁流量計3套，分別監測廢水輸送泵出口流量、清水池泵流量、污泥池螺桿泵處理流量；故障現象：4個液位計顯示滿量程，現場檢查，一只回水池液位計故障，在更換新的液位計后，現場所有液位計顯示正常，但上位機仍然出現模擬量顯示故障，檢查通訊連接正常。液位出現信號全部顯示2.7米，經過幾個月的跟蹤記錄，每個月大概出現幾次，時間沒有規律，對流量計電源停電無效，而總電源停后恢復正常，由此判定PLC有干擾引起故障。

2 數字化系統故障分析與解決

2.1 接地情況的分析和處理

考慮交流地和信號接地不可共用，屏蔽地和保護接地應連接各自接地排，模擬信號屏蔽線接地，控制系統以及柜體的接地進行檢查，發現幾個液位計采用兩點接地，部分液位計電纜存在破損并且與屏蔽有接觸，對模擬量的現場接線屏蔽層拆除，統一采用柜體端接地[1]。

2.2 控制系統電源負載能力計算及處理

考慮控制系統電源負載能力越小，干擾影響越大，系統采用s7-300plc如表1所示，通過表中各模塊設計參數計算電源容量是否滿足要求[2]：

計算5V背板總線吸取的電流=100+200+15+110*4+50*2=855 mA<1.2A最大背板輸出電流；計算24V負載電流：CPU+365+CP+DI*4+DO*2+AI*2=900+200+400+ 7*32*4（896）+（160+37×32）*2（2688）+30=5114mA。

電源應留有0.5-1倍余量，而且電源的效率在70-85%，5114* 1.5/0.8=9.588A<10A，電源容量基本滿足要求，考慮電源品質將PS307更換為sitop PSU100s 10A，效果不是太明顯，又更換sitop 20A電源，幾個月內出現一次故障，故障頻次明顯減少，說明由于電源負荷能力小，在外部干擾大時，影響供電的穩定性。

干擾仍然存在，分析模擬量接線。液位計采用兩線制，由明緯電源單獨供電DC24V 10A，根據模塊式示意圖接線正確，但根據《S7300系統供電設計原則及I/O模塊接線注意事項》，如圖2所示[3]。為了避免輸入模擬量模塊超過共模電壓（Ucm）以及避免隨后出現的測量值上溢或下溢，M-輸入端互聯接模擬地，關閉沒有使用的通道并且同樣M-接模塊地。經過處理，更換回10A電源，干擾故障消除。

3 結語

本文從液位計等模擬量滿量程的故障現象，處理接地不可靠引起的干擾來源，而電源的容量適當放大可以減輕干擾帶來的破壞，根據西門子PLC300設計要求，進一步消除模擬量引入的干擾，提高設備運行的穩定性。

參考文獻

[1] 周小偉，周曉琿.PLC模擬量處理位數引發故障處理[J].設備管理與維修，2015（12）：94.

[2] 李超，何安鋼.PLC自動控制系統的故障分析及處理[J].河南科技，2011（10）：32.

[3] 王智明.PLC基于開關量實現模擬量輸出的方法[J].機電工程，2009，26（5）：105-107.

Abstract：Aiming at the frequent failure of full range liquid level gauge on site， firstly the grounding reliability of control system and analog is checked and processed， secondly the influence of power supply capacity on interference is considered， finally return to Siemens control system wiring normative and anti-jamming treatment， achieve the purpose of eliminating interference completely.

Key words：siemens PLC； analog quantity； fault