關于西門子PLC控制系統工作原理及常見故障應用分析

胡江

摘 要：西門子PLC控制系統，主要借助于計算機編程對機械設備實現自動化操控，本身具備一定的穩定性與可靠性。然而，在運用西門子PLC控制系統一段時間后，經常出出現種種故障，影響其工作質量與工作效果。故此，程序人員應該全面掌握西門子PLC控制系統的工作原理，并對其產生的故障加以分析，采取合理的措施使其恢復早最佳的工作狀態。

關鍵詞：西門子；PLC控制系統；工作原理；故障分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.155

1 概述西門子PLC基本情況與工作原理

西門子所研發出的可編程序控制器，當前已經被廣泛的應用于我國工業生產、冶金制造等領域中，其中西門子PLC產品的主要種類有：S7-200、S7-300、S7-1200、S7-400、LOGO等。這些產品中，S7系列本身存在一定的特征，例如運行速度較快、高標準化、體積小巧等。與其他種類相比，S7系統產品中的西門子PLC網絡通信效果較強，并且具備一定的可靠性，主要組成部分有：S7-200、S7-300、S7-400等。處于不斷發展的社會形勢下，生產要求不斷升級，可編程控制器已經實現了普及化的應用趨勢。通常來講，對可編程控制器進行分類，主要有：控制規模、控制機構、控制性能等。運用西門子PLC控制系統時，基本工作步驟（即掃描周期）為：樣本采集輸入、執行程序、輸出刷新。在進行實際操作時，主要運用CPU對上述流程進行重復操作，以確保西門子PLC控制系統的穩定運行。

（1）樣本采集輸入。在采集樣本輸入的過程中，應該根據科學的順序采集數據，并將數據存儲于I/O映像區中。當樣本采集輸入以后，便可以開展執行程序等后續工作。當程序運行過程中，假若數據輸入狀態處于不穩定狀態，對于I/O映像區運行狀態與輸入數據是不會產生任何影響的。

（2）執行用戶程序。在執行用戶程序這一步驟中，應該按照自上而下的順序掃描用戶程序。在掃描梯形圖的過程中，可從左邊的控制線路開始，以左右、上下的順序來進行掃描。在刷新過程中，可按照運算得到的實際結果來刷新系統RAM存儲區的邏輯線圈狀態，同時刷新I/O映像區輸出線圈對應狀態，確定梯形圖像的功能是否可以正常應用。

2 分析西門子PLCS7-2OO出現故障與解決策略

（1）分析西門子PLC與PLCS7-200內部RS485接口電路。S5系列作為西門子PLC中的一份子，本身具備高可靠性、緊密結構等特征，主要類型有：開關類型、通用型、字處理型。當西門子PLC使用幾年的時間后，S5系列PLC將出現一定的故障，如硬件性故障與軟件性故障等。通常來說，處理軟件故障時，只要借助于PG便可以解決故障，例如由于結構模塊化導致硬件出現故障，這時只要將出現故障的模塊進行及時更換便可實現快速維修?，F階段，科學更迭迅速，S5系列PLC已經停產淡出市場的視線，占據市場主導地位的是S7系列PLC，這一系統應用可靠性更強，操作更加便捷。在全面分析PLCS7-200常出現故障前，應該對RS485接口電路展開了解，如圖1所示。

在圖1中，電路的基本電阻值為10歐，運用R1與R2來表示，其作用在于保證一旦電路發生故障時芯片不會輕易被電流燒壞。電壓運用Z1和Z2來表示，最大電流為10A，并且5V電源與24V電源之間并沒有采取隔離措施。

（2）西門子PLCS7-200的故障種類。其一，電阻被燒壞，但是電壓或者SN5176保持正常運行狀態。因為瞬態干擾電流大，當向兩個電阻R1、R2同步橋式整流時，所能承受最大的電流便是10A，但是這時候的流經電阻R1、R2的電流通過計算為：102×10=1000W，直接造成電阻被燒壞的故障。其二，SN5176受到損壞，但是電阻與電壓呈現正常工作狀態。就電壓的運行效率來說，一般靜電沖擊與瞬態過電壓的速度過高，使得靜電始終存在。其三，電壓與SN5167同時損壞，但是電阻正常運行。由于高電壓與低電流帶來的干擾較強，導致電壓直接受到沖擊，然而因電力較小，時間較短，因此電阻并未受到損壞。

（3）探究解決西門子PLCS7-200故障的幾種手段。一般情況下，PLC接口出現故障的原因在于瞬態過電壓與靜電兩種因素。若想解決上述故障，則應該制定合理的解決方案，采取科學的處理措施。其一，針對PLC內部采取的解決方法。1）將5V與24V電源進行隔離，主要借助于隔離DC的方法；2）借助于RS485芯片為應用素材，確保芯片具備過熱保護、靜電保護等作用；3）選擇響應速度較快、承受瞬態功率較大的BL浪涌吸收器，能夠有效抗擊大電流的強大沖擊；4）選擇正溫度系數自恢復保險PTC為電阻R1、R2。其二，針對PLC外部采取的解決方法：以PC/PPT電纜進行隔離，應該選擇質量好且隔離效果好的隔離電纜。借助于隔離總線連接器與PLCRS485口進行聯網，并運用RS485隔離器與觸摸屏、PLC聯網端以及變頻器等進行徹底隔離，避免出現無底線環流的現象，保護其他節點。

3 結束語

綜上所述，當西門子PLC控制系統使用一段時間以后，難免出現各種故障問題，對其安全運行將產生極大的威脅。故此，程序人員應該切實了解并掌握西門子PLC控制系統的工作原理，對其故障加分分析，制定合理的解決方案，消除故障帶來的安全隱患，確保西門子PLC控制系統的正常運行。

參考文獻：

[1]常燾.關于西門子PLC控制系統工作原理及常見故障應用分析[J].山東工業技術，2018（20）：155.