西門子PLC故障分析及屏蔽防護

吳瑞輝

摘 要：電子技術更迭換代，為工業生產與民眾生活創造了便利的條件。西門子PLC作為一種控制設備，本身具備性價比較高、可靠性較強的特征，當前已經被廣泛的應用于生活、工業生產等相關領域中。一些負責海運貨物的重要港口碼頭等領域，在對貨物監控、管理、通信等方面上都應用到了西門子PLC技術。然而，由于港口碼頭的環境相對較為惡劣，極大的影響了西門子PLC運行的可靠性，甚至造成一定的故障。故此，本文針對西門子PLC在工作中出現的故障加以分析，并提出合理的解決策略，保證港口碼頭的穩定運行。

關鍵詞：西門子；PLC故障分析；屏蔽保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.144

PLC設備，是上世紀留存至今的一種電子技術，隨著PLC技術體系的完善與發展，當前已經成為工業領域中必不可少的控制設備。而西門子PLC，作為西門子公司研發PLC體系中的一種產品，為工業生產創造了極大的經濟效益，是當前重點應用的技術手段之一。故此，為了提升西門子PLC技術的應用效果，亟待解決西門子PLC存在的故障，加強屏蔽保護。

1 概述西門子PLC控制體系的基本情況

西門子PLC控制系統中，硬件設備主要有：電源模塊、通訊模塊、CPU、I/O模塊等，主要是運用模塊化的結構進行組裝。除此之外，網絡PLC在工業控制中的廣泛應用加速了西門子PLC控制系統的升級，實現了從網絡通訊單一層面設備總線網絡化到信息化網絡的轉變，進而提升了西門子PLC的應用價值，充分發揮了其重要的作用。

2 分析西門子PLC控制體系中存在的故障的原因

在系統運行中，西門子PLC控制系統若出現無規律死機的現象，同時西門子PLC系統中的CPU模塊指示燈出現紅色閃爍的運行狀態，這種情況下借助于RESET復位也難以實現系統修復，甚至采取強制性斷電并重啟機器的情況下，仍然處于死機狀態。為了查找出這一故障的發生原因，進行了如下的措施：

其一，將電腦與PLC通訊電纜進行連接，然后將西門子PLC連接到STEP7軟件上，借助于STEP7軟件來對西門子PLC進行系統診斷，但是在Diagonstic Buffer標簽頁上并未發現任何故障。為了檢測是否由于缺少OB組織塊而導致西門子PLC死機現象，現將西門子PLC程序中的OB組織塊進行從頭組裝，但是組裝完成以后故障仍未排除。

其二，為了找尋到西門子PLC死機故障，仍然需要繼續探究。如果西門子PLC程序在工作中出現死循環現象，也會造成西門子PLC出現死機故障。為了消除這一原因，程序員將西門子PLC程序卸載重新安裝，并對該系統進行科學的、系統的分析與測試等，但是整體檢查后沒有發現異樣，所以排除了程序死循環的原因。

其三，對西門子PLC外部接入進行分析。首先，對西門子PLC插頭接入情況加以分析，特別是對西門子PLC系統中PROFIBUS-DP與DP網絡通訊接口進行檢查；其次，對西門子PLC接入線的斷線情況、屏蔽情況等全面檢查。這些檢查過后，并未發現問題，因此排除了由于接線問題造成西門子PLC死機故障的問題。

其四，如果對西門子PLC接線情況、硬件設備、程序進行檢查后，并且對西門子PLC的通訊模塊、I/O模塊、電源模塊進行充分拔插或者更換以后，故障仍未消除，則應該考慮西門子PLC系統之外的因素。如當西門子PLC處于港口碼頭工作中，需要面對工況惡劣的工作環境，同時周邊強電電路與強電設備產生大量的電磁干擾等，都將嚴重影響西門子PLC系統的穩定運行狀態。故此，應該加強西門子PLC控制系統的屏蔽保護。

3 探究如何解決西門子PLC存在的故障與屏蔽防護策略

西門子PLC系統在實際運行中，如果防護存在干擾因素將造成西門子PLC程序混亂、信號丟失等情況，甚至致使西門子PLC出現停機問題。故此，為了消除西門子PLC的死機故障，應該加強對西門子PLC系統的防護，具體操作有：

其一，對西門子PLC控制柜加強防護，如在控制柜的柜體外部、外殼等金屬構件進行接地防護，并且將電阻控制在2Ω以內的范圍。

其二，為了防止西門子PLC系統運行中受到強電電源信號的擾亂，則應該對PLC強電電源加強維護。通常情況下，西門子PLC運用的是220V供電電壓，如果供電過程中受到空間電磁的干擾，將產生感應電流與感應電壓，導致西門子PLC供電段出現電壓缺口或者電壓尖峰，對西門子PLC的運行產生消極的影響。故此，強化西門子PLC電源防護，應該完善西門子PLC的接地處理，同時加強電源屏蔽保護，避免強電磁輻射對西門子PLC供電運行產生干擾。

其三，由于西門子PLC輸入信號線路較多，并且程序復雜，為預防周邊電網對西門子PLC信號造成電磁干擾，應該對西門子PLC中的模擬I/O信號與數字等都進行防護屏蔽，進而提升線纜的屏蔽效果與抗造效果等。除此之外，針對西門子PLC中的模擬量與數字量的輸入信號線，在進行布線中應該將兩者保持在10cm的間距內。

其四，加強西門子PLC接地工作的處理，提升其干擾防護質量。對于西門子PLC接地防護，應該從屏接地系統、交流保護等幾個層面進行，提升西門子PLC的接地防護效果，避免西門子PLC接地運行中受到電磁系統的強力干擾。在西門子PLC電纜屏蔽接地工作中，應該運用一端接地的模式，而線纜兩端接地的方法，避免兩端接地出現電位差的現象。除此之外，西門子PLC接地防護應該采取單獨設置的方式，預防接地系統與其他強電設備混合，避免西門子PLC系統出現死機故障。與此同時，在西門子PLC屏蔽保護中，還可以借助于屏蔽板的安裝來提升屏蔽保護效果。

4 結束語

綜上所述，西門子PLC作為當前工業生產領域中較為關鍵性的設備，被廣泛的應用于諸多行業當中。港口碼頭中，對于西門子PLC設備的應用最多，加強西門子PLC故障的分析與處理，創新屏蔽保護策略等，能夠保證西門子PLC的正常運用效果，為行業運行創造更多的經濟效益。

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