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(lái)越小，功能越來(lái)越完善。當(dāng)PLC發(fā)生故障時(shí)技術(shù)人員通常要通過(guò)多種方法和較長(zhǎng)時(shí)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(guó)目前采用率最高的西門子S7系列的高檔機(jī)S7-400為研究對(duì)象。S7-400功能豐富且強(qiáng)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(jī)構(gòu)發(fā)生的故障。內(nèi)部故障指PLC發(fā)生功能性錯(cuò)誤或編譯程序錯(cuò)誤。西門子S7-400PLC具備較強(qiáng)的故障自檢和反饋機(jī)制，技術(shù)人員可以通過(guò)PLC的反饋判斷故障的原因，然后通過(guò)排查找到故障所在位置并修復(fù)故障。

2　PLC的硬件故障

對(duì)于硬件故障，我們可以通過(guò)PLC的反饋知道事故發(fā)生的大致部位，然后通過(guò)人工排查來(lái)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(yùn)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(yùn)行燈未亮則進(jìn)入運(yùn)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(wèn)題，應(yīng)及時(shí)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(yùn)行故障診斷。首先將PLC置于工作狀態(tài)，若電源燈亮而運(yùn)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(wàn)用表測(cè)量輸入/輸出端電壓，然后根據(jù)電壓正常與否來(lái)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(yàn)，介紹一些常見(jiàn)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(xiǎn)絲熔斷，可以正確設(shè)定切換端子，更換保險(xiǎn)絲來(lái)解決；（2）保險(xiǎn)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(yùn)行燈不亮：1）程序錯(cuò)誤；2）電源線路不良；3）I/O單元號(hào)重復(fù)；4）遠(yuǎn)程I/O電源關(guān)，無(wú)終端，可以修改程序，更換CPU單元，修改I/O單元號(hào)，接通電源來(lái)解決；（4）運(yùn)行中輸出端沒(méi)閉合（電源燈亮）：電源回路不良，更換CPU單元；（5）編號(hào)以后的繼電器不動(dòng)作：I/O總線不良，更換基板單元；（6）輸入/輸出全部斷開(kāi)（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(hào)的輸入/輸出不接通?？赡茉颍海?）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(shí)間短。對(duì)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(bǔ)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(hào)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(hào)。解決方法：1）更換組件。2）修改程序；（7）輸入動(dòng)作指示燈不亮（動(dòng)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(qiáng)大的故障自檢功能，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)PLC會(huì)自動(dòng)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(guò)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(guò)對(duì)錯(cuò)誤處理組織塊編程來(lái)直接排除故障。

PLC能檢測(cè)到并可以通過(guò)對(duì)組織塊編程解決的故障分為異步錯(cuò)誤和同步錯(cuò)誤。異步錯(cuò)誤指PLC硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生的錯(cuò)誤，同步錯(cuò)誤指程序執(zhí)行過(guò)程中的錯(cuò)誤。內(nèi)部錯(cuò)誤一般以同步錯(cuò)誤為主。例如所編程序中有錯(cuò)誤的地址區(qū)、編號(hào)等都會(huì)導(dǎo)致PLC發(fā)生內(nèi)部錯(cuò)誤，這時(shí)PLC會(huì)自動(dòng)調(diào)用同步錯(cuò)誤組織塊。

內(nèi)部故障診斷的基本方法是在SIMATIC中打開(kāi)再現(xiàn)窗口，查看CPU是否顯示指示錯(cuò)誤和故障的診斷符號(hào)。診斷符號(hào)是用來(lái)直觀表示模塊的運(yùn)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(huì)出現(xiàn)診斷符號(hào)，或者其圖標(biāo)對(duì)比度降低。

3.2診斷示例

由于錯(cuò)誤處理組織塊較多，各組織塊的變量也較多，因此無(wú)法一一詳細(xì)列出，下面以一個(gè)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(cuò)誤”LED被點(diǎn)亮。技術(shù)人員通過(guò)STEP7查閱信息，CPU自動(dòng)調(diào)用了I/O訪問(wèn)錯(cuò)誤組織塊OB122。此時(shí)應(yīng)先新建一個(gè)項(xiàng)目，插入一個(gè)300的站，進(jìn)行硬件組態(tài)。插入一個(gè)CPU315-2DP和一個(gè)模擬量輸入模塊SM331。同時(shí)配置SMM331的“Inputs”選項(xiàng)，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(guò)臨時(shí)變量“OB122_SW_FLT”讀出錯(cuò)誤代碼，通過(guò)“OB122_ BLK_TYPE”找到出錯(cuò)的程序塊，通過(guò)“OB122_MEM_ADDR”可以讀出發(fā)生錯(cuò)誤的存儲(chǔ)器地址。

打開(kāi)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(bào)錯(cuò)，程序運(yùn)行正常，故障排除。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文以西門子S7-400PLC為例，簡(jiǎn)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(shí)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(duì)PLC在使用過(guò)程中的各種故障。

[1]孫慧.西門子PLC系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析[J].化工自動(dòng)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).