分析西門子PLC控制系統工作原理及常見故障

王超 羅春軍 劉明

摘要：自動化技術的迅速發展背景下，在生產當中對自動化技術的應用也起到了良好作用，西門子PLC控制系統的應用大大提高了工作的效率和質量，大大提高了社會生產力。但在西門子PLC控制系統的實際運用當中，會受到諸多因素的影響，從而產生故障問題。因此，必須高效地解決西門子PLC控制系統實際運作中的故障，從而將其作用真正的發揮出來，推動企業的良好發展。

關鍵詞：西門子PLC控制系統;工作原理;常見故障

1西門子PLC控制系統的工作原理

西門子PLC控制系統在輸入采樣環節，通過掃描方式逐一讀取輸入的程序與數據，然后將其保存于I/O映象區內的對應單元里。當輸入采樣工作完成后，便自動進入用戶程序執行、輸出刷新環節。在后續的工作中，即使輸入的程序及信息出現變化，在I/O映象區內對應單元里保存的信息也不會受到任何影響。但是如果PLC控制系統輸入的是脈沖信號，其寬度只有大于一個掃描周期，才能確保輸入的信息在各種時候都能夠被讀取。系統的運行過程中，CPU以掃描方式進行操作，不過在程序執行過程中，PLC主要通過對梯形圖進行上下掃描，并且在程序左觸點構成的控制線路上朝著右方向掃描，如此便能實現整體的左右上下邏輯運算，并根據最終的結果對邏輯線圈在儲存區的狀況進行刷新等。程序執行過程中輸入點在映象區中狀態數據不變化，其他都會發生變化。西門子PLC控制系統在用戶程序掃描完成后，就進入輸出刷新環節。在這一操作過程中，PLC控制系統的CPU可根據I/O映象區內對應單元中的狀態和數據刷新全部的輸出電路，再通過輸出電路對其配套設備進行推動。此過程是PLC控制系統進行的實際輸出操作。針對不同排列順序的梯形圖，其程序執行獲得的結果也存在差異。此外，應用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制系統的硬邏輯并行運行的結果不盡相同。但是在PLC控制體統的運行過程中，如果掃描周期占據的時間可以忽略不計，那么兩者存在的差別也就微不足道了。

2西門子PLC控制系統常見故障分析

在西門子PLC控制系統的運用過程中，會受到不少因素的影響，導致其發生故障，正是由于這些故障因素導致系統無法正常運行。因此，要想充分發揮西門子PLC控制系統的效用，全面提升企業的生產效率，為企業帶來更多的經濟效益，就必須保證系統的正常運作，解決故障問題。從西門子PLC控制系統故障分布情況來看，大多是外設故障，這個部分出現故障的比例達到了西門子PLC控制系統故障的95%，而系統本身的故障問題只占據了5%。而解決系統故障，需要加強對硬件設備的維護管理。不過，系統本身的故障有10%是由于內部故障引發的，剩下故障出現的位置全都在I/O模板，因此掌握西門子PLC控制系統的故障分布狀況，就能夠提升檢修效率，對故障的處理也能更加明確。

3如何高效對西門子PLC控制系統故障進行診斷與解決

3.1西門子PLC控制系統故障問題的診斷

當西門子PLC控制系統出現故障問題之后，首先需要通過合理的方法進行診斷，這一點是非常重要的，目的就是為了更高效地處理故障。當代科技的發展也促使系統的診斷工作變得更加便利，能夠選取的方式也不少。通過儀器進行專項檢測，對西門子PLC控制系統通信運行的狀態進行檢測，對系統的接地阻值是否符合有關要求進行分析與判斷。再者，通過簡易故障診斷法的應用，對于西門子PLC控制系統的常見故障的診斷能發揮其積極作用，但是，在應用這一方法的時候就要有相當的經驗。故障檢測方法的應用中，智能診斷的方法應用是比較先進的，主要是對當前軟件的應用，對硬件診斷的效率比較高，能在線查看緩沖區診斷信息從而進行針對性的處理。除此之外，西門子PLC控制系統的故障診斷方法當中，邏輯分析法以及折半查找法和對比替代法也是重要的故障診斷方法。如折半查找法，在其應用的過程中，對整體控制系統結構比較熟悉，有目的有方向進行查找，從而確定系統的故障部位和區域，這樣才能有助于系統故障的解決。

3.2西門子PLC控制系統故障問題的解決

西門子PLC控制系統的故障解決措施的實施，要和實際故障的類型和內容相結合，以提高故障解決的效率。結合西門子PLC控制系統的故障情況，我們可以發現，一般存在多層故障。具體來講，第一層就是該系統的外設故障問題，這種類型的故障也是出現次數相對較多的一種。判斷這類系統故障，需要以PLC輸入輸出的指示燈為初步判斷基礎，如果指示燈出現同步閃亮的情況，說明輸出節點正常，為西門子PLC控制系統的外設出現的故障。這種故障主要是由于接觸器和繼電器以及開關等故障引起的。在面對這些故障問題的時候，需要及時排查，得出故障出現的原因，則必須馬上進行解決。在系統故障檢查的過程中，需要對安全回路進行排查，這是由于該處是西門子PLC控制系統的核心所在，其控制著整個系統的運行，因此，將這部分排查清楚有利于后續故障的解決。西門子PLC控制系統控制器故障的發生，主要是內部輸入模塊的故障所致，或者是電源內部電壓不正常所致。內部接入設備比較多，以及輸入設備出現短路的時候，就會造成電源停止供電，這就需要切斷輸入設備電源進行測量，通過上位監控系統進行故障判斷。在軟觸點不同顏色顯示不同工作狀態下就能了解故障發生的位置。另外，對于PLC自身的故障主要是程序的錯誤，就要把程序備份進行單獨運行來查看故障問題。在實際的西門子PLC控制系統故障問題當中，有時會面臨系統死機和故障燈閃亮的現象，這種情況下要重啟系統，如果情況未得到改善，需要將電源切斷，然后把儲存卡取出，接下來將開關往下打，等待10s后再次啟動系統。如果這樣下來故障依舊存在，那說明是軟件的程序出現問題，這時候需要將程序提前備份好，然后展開校檢，從而判斷系統硬件組態是否正常。如果還不能將故障問題解決，需要將之前的程序恢復好，還要將其傳輸至空的臨時數據區中。

4結語

總之，當前的科學技術迅速發展背景下，工業領域的發展對自動化技術的應用需求在不斷增大，西門子PLC控制系統的應用是提高工業領域發展的重要支持技術。要想充分發揮這種控制系統的效用，就必須要解決其中存在的故障問題，這是非常重要的環節。為此該文展開理論研究，目的就是希望能給西門子PLC控制系統故障問題的處理帶來一定的啟發。

參考文獻

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[4]周政偉.西門子PLC控制系統工作原理及常見故障分析[J].山東工業技術，2016（07）.

作者介紹：

王超，性別：男;籍貫：陜西眉縣;學歷：本科;職稱：助理工程師;職務：設備技術員;研究方向：機電工控;單位：陜汽集團商用車有限公司。