鄭州繼飛機電設備有限公司

中牟電氣柜-繼飛機電(優(yōu)質商家)-結構緊湊的電氣柜 ：

西門子PLC系列產(chǎn)品

PLC系統(tǒng)故障分析

PLC主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是連接現(xiàn)場設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機連接。對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內；對于模塊式PLC，各功能部件獨立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機架或導軌上?！　?/p>

PLC控制系統(tǒng)故障分為軟件故障和硬件故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關的網(wǎng)絡和外部設備。現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備包括I/0端口和現(xiàn)場控制檢測設備，穩(wěn)定的電氣柜，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。

1、PLC軟件故障

PLC具有自診斷能力，發(fā)生模塊功能錯誤時往往能報警并按預先程序作出反應，通過故障指示燈就可判斷。當電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號正常，但系統(tǒng)功能不正常（輸出無或亂）時，本著先易后難、先軟后硬的檢修原則首先檢查用戶程序是否出現(xiàn)問題。

用戶程序儲存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當后備電池故障系統(tǒng)電源發(fā)生閃失時，程序丟失或紊亂的可能性就很大，強烈的電磁干擾也會引起程序出錯。

2、PLC硬件故障

①PLC主機系統(tǒng)故障

A、電源系統(tǒng)故障。電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。

B、通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)故障。通訊及網(wǎng)絡受外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設備故障的主要因素之一。系統(tǒng)總線的損壞主要由于PLC多為插件結構，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。

②PLC的I/O端口故障。

I/O模塊的故障主要是外部各種干擾的影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。

③現(xiàn)場控制設備故障

A、繼電器、接觸器。減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率?，F(xiàn)場環(huán)境如果惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。

B、閥門或閘板等類設備。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因這類設備的關鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉換等幾個步驟才能完成閥門或閘板的位置轉換，或者利用電動執(zhí)行機構推拉閥門或閘板的位置轉換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。

C、開關、極限位置、安全保護和現(xiàn)場操作上的一些元件或設備故障，其原因可能是因為長期磨損，設計電氣柜，或長期不用而銹蝕老化。對于這類設備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護，使設備時刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關尤其是重型設備上的限位開關除了定期檢修外，還要在設計的過程中加入多重的保護措施。

D、PLC系統(tǒng)中的子設備，如接線盒、線端子、螺栓螺母等處故障。這類故障產(chǎn)生的原因主要是設備本身的制作工藝、安裝工藝及長期的打火、銹蝕等造成。根據(jù)工程經(jīng)驗，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進行，不留設備隱患。

E、傳感器和儀表故障。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內部進行軟件濾波。

F、電源、地線和信號線的噪聲(干擾)故障。

PLC系統(tǒng)故障實例分析

1、PLC軟故障實例

一臺停機一段時間的PLC控制系統(tǒng)上電后無法啟動

故障檢查、處理：檢修人員在檢查后認為程序出錯，很自然地將EPROM卡插人PLC中，總清后拷貝程序，完成后重啟，故障依舊，由于程序不大，逐條把EPROM上的程序讀出，與手冊上的指令核對后發(fā)現(xiàn)完全一樣，重復拷貝無效后認為是PLC硬件故障。

用PG將備份程序調出，與EPROM上的程序進行比對，結果語句指令表相同，但程序存放地址發(fā)生了變化，把備份程序發(fā)送到PLC后設備運行正常?？梢奅PROM上的程序也出現(xiàn)了錯誤，擦除后重新寫入問題解決。

2、PLC硬件故障實例

①某石化裝置西門子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用時，突然停止運行。

故障檢查、分析：檢查警示燈、程序、供電電源，在檢查報警時，發(fā)現(xiàn)CPU上BAT燈亮起。檢査程序時，發(fā)現(xiàn)沒有對電池失效進行故障處理。故障處理：更換CPU電池，對電池失效故障在程序中進行相應處理。

②某日晚，壓縮機PLC與主控PLC通訊突然中斷，主控DCS上顯示壓縮機PLC與主控PLC通訊中斷報警，壓縮機控制室里的電機信號在主控合成DCS上均顯示紅色（停止狀態(tài)），壓縮機控制室里的一些流量、壓力、溫度等信號，在主控合成DCS上均顯示高低報警。由于通訊中斷使壓縮機控制室里一些重要聯(lián)鎖不能送到主控，從而使全廠停車

故障檢查、分析：從理論上講，引起壓縮機PLC和主控PLC通訊中斷的原因主要是兩個：一個是軟件不同步；另一個是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。

首先從軟件方面進行處理。在主控PLC進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字DW13的第14位，結果通訊仍然沒有建立起來，看來不是主控PLC不同步引起的。接著在壓縮機PLC對其進行了同步操作，強制通訊數(shù)據(jù)字MW10的第14位，結果通訊建立。從而確認這次壓縮機的PLC與主控PLC通訊中斷的原因是由于壓縮機程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的電磁干擾。

故障處理：為了避免此類故障的再次發(fā)生，應加強控制室的屏蔽，禁止在控制室使用移動電話等通訊工具。

③西門子PLC（S7-300）的SF燈報警

故障檢查、分析：SF燈報警說明輸入點有故障。故障處理：檢查各個輸入點工作狀態(tài)，在檢查時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場一臺溫度變送器沒有輸入信號，經(jīng)處理后故障消失。

④PLC某個輸入點外部沒有被接通（即使拆開該輸人端子上的連接線效果也相同），但該輸入點實際已經(jīng)被接通而且相應輸入指示燈常亮故障分析：判斷該端子的相鄰端子已經(jīng)被接通，而PLC的輸入端子之間存在鐵屑，導致了該輸入點被接通，或該輸入點已經(jīng)被損壞。

故障處理：拆開PLC的所有輸入端子的連線，發(fā)現(xiàn)輸入端子排上存在很多鐵屑，將端子上的鐵屑吹干凈，然后恢復接線，故障被排除。

⑤控制系統(tǒng)PLC數(shù)字輸入卡SF燈變紅色

故障檢查、分析：將卡件電源重新送電后，故障現(xiàn)象依然存在；重新啟動PLC主機后，故障指示燈仍舊是紅色。于是對卡件所接收的現(xiàn)場信號一一進行檢查后發(fā)現(xiàn)一回訊開關有異常。用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)，回路電阻無窮大，這說明回訊開關壞而被數(shù)字輸入卡檢測到。故障處理：更換備件后故障指示燈滅。

⑥造粒機PLC控制系統(tǒng)模擬輸入卡接收的現(xiàn)場信號在DCS上指示無窮大

故障檢查、分析：分析可能是現(xiàn)場壓力變送器和接線箱之間相互連接的通訊電纜出現(xiàn)故障，于是更換通訊電纜，但現(xiàn)象依然如故。仔細檢查分析整個回路后發(fā)現(xiàn)，在回路中容易出現(xiàn)的地方有三個，壓力變送器本身、通訊電纜、卡件，壓力變送器、通訊電纜都已排除。將卡件拆開來看后發(fā)現(xiàn)里面的一個小的集成塊已經(jīng)被燒毀。故障處理：更換卡件。

⑦兩個PLC互為熱備的控制器中只有一個能夠運行，另一個始終處于停止

故障檢查、分析：將整個控制柜斷電、送電后同時啟動兩個PLC主機還是只有一個PLC主機運行。查詢相關資料后發(fā)現(xiàn)OB70，OB72兩個系統(tǒng)功能塊負責冗余故障，如果沒有插入這兩個功能塊則系統(tǒng)冗余丟失，即只有一個CPU能夠運行。故障處理：插入這兩個系統(tǒng)功能塊后，控制系統(tǒng)恢復正常。

一、系統(tǒng)的安裝與調試

合理安排系統(tǒng)安裝與調試程序，是確保高效優(yōu)質地完成安裝與調試任務的關鍵。

1、前期技術準備

系統(tǒng)安裝調試前的技術準備工作越充分，安裝與調試就會越順利。前期技術準備工作包括下列內容：

(1)熟悉PC隨機技術資料、原文資料，深入理解其性能、功能及各種操作要求，制訂操作規(guī)程。

(2)深入了解設計資料、對系統(tǒng)工藝流程，特別是工藝對各生產(chǎn)設備的控制要求要有了解，在此基礎上，按子系統(tǒng)繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統(tǒng)功能圖、系統(tǒng)運行邏輯框圖、這將有助于對系統(tǒng)運行邏輯的深刻理解，是前期技術準備的重要環(huán)節(jié)。

(3)熟悉各工藝設備的性能、設計與安裝情況，特別是各設備的控制與動力接線圖，并與實物相對照，以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并糾正。

(4)在了解設計方案與PC技術資料的基礎上，列出PC輸入輸出點號表(包括內部線圈一覽表，I/O所在位置，對應設備及各I/O點功能)。

(5)研讀設計提供的程序，對邏輯復雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖，一些設計中的邏輯錯誤，在繪制時序圖時即可發(fā)現(xiàn)。

(6)分子系統(tǒng)編制調試方案，然后在集體討論的基礎上綜合成為全系統(tǒng)調試方案。

2、PLC商檢

商檢應有甲乙雙方共同進行，應確認設備及備品、備件、技術資料、附件等的型號、數(shù)量、規(guī)格，其性能是否完好待實驗室及現(xiàn)場調試時驗證。商檢結果，雙方應簽署交換清單。

3、實驗室調試

(1)PLC的實驗室安裝與開通制作金屬支架，將各工作站的輸入、輸出模塊固定其上，按安裝提要以同軸電纜將各站與主機、編程器、打印機等相連接，檢查接線正確，供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后，按開機程序送電，裝入系統(tǒng)配置帶，確認系統(tǒng)配置，裝入編程器裝載帶、編程帶等，按操作規(guī)程將系統(tǒng)開通，此時即可進行各項操作試驗。

(2)鍵入工作程序

(3)模擬I/O輸入、輸出，檢查修改程序本步驟的目的在于驗證輸入的工作程序的正確性，該程序的邏輯所表達的工藝設備的聯(lián)鎖關系是否與設計的工藝控制要求相符，程序是否暢通。

調試方法有兩種：

①模擬方法：按設計做一塊調試板，以鈕子開關模擬輸入節(jié)點，以小型繼電器模擬生產(chǎn)工藝設備的繼電器與接觸器，其輔助接點模擬設備運行時的返回信號節(jié)點

②強置方法：利用PLC強置功能，對程序中涉及現(xiàn)場的機械觸點(開關)，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優(yōu)點是調試工作量小，簡便，不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全，人工強置模擬現(xiàn)場節(jié)點“通”、“斷”，會造成程序運行不能連續(xù)，只能分段進行。

根據(jù)我們現(xiàn)場調試的經(jīng)驗，對部分重要的現(xiàn)場節(jié)點采取模擬方式，結構緊湊的電氣柜，其余的采用強置方式，取二者之長互補。

4、PLC的現(xiàn)場安裝與檢查

實驗室調試完成后，待條件成熟，將設備移至現(xiàn)場安裝。安裝時應符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓緊固；通信電纜要統(tǒng)一型號，不能混用，必要時要用儀器檢查線路信號衰減量，其衰減值不超過技術資料提出的指標；測量主機、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻；測量系統(tǒng)專用接地的接地電阻；檢查供電電源等等，并做好記錄，待確認所有各項均符合要求后，才可通電開機。

5、現(xiàn)場設備接線、I/O接點及信號檢查調整

對現(xiàn)場各工藝設備的控制回路、主回路接線的正確性進行檢查并確認，在手動方式下進行單體試車；對進入PLC系統(tǒng)的全部輸入點(包括轉換開關、按鈕、繼電器與接觸器觸點，中牟電氣柜，限位開關、儀表的位式調試開關等)及其與PLC輸入模塊的連線進行檢查并反復操作，確認其正確性；

因為只要所有外部工藝設備完好，所有送入PLC的外部節(jié)點正確、可靠、穩(wěn)定，所有線路連接無誤，加上程序邏輯驗證無誤，則進入聯(lián)動調試時，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。

6、系統(tǒng)模擬聯(lián)動空投試驗

本步驟的試驗目的是將經(jīng)過實驗室調試的PLC機及邏輯程序，放到實際工藝流程中，通過現(xiàn)場工藝設備的輸入、輸出節(jié)點及連接線路進行系統(tǒng)運行的邏輯驗證。

對模擬聯(lián)動空投實驗中不能動作的執(zhí)行機構，料位開關、限位開關、儀表的開關量與模擬量輸入、輸出節(jié)點，與其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖等，視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機內強置等手段加以模擬，以協(xié)助PLC指揮整個系統(tǒng)按設計的邏輯控制要求運行。

7、PLC控制的單體試車

步驟試驗的目的是確認PLC輸出回路能否驅動繼電器、接觸器的正常接通，而使設備運轉，并檢查運轉后的設備，其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路，限位開關能否正常動作。

試驗時應特別注意，被強置的設備應懸掛運轉危險指示牌，設專人值守。待機旁值守人員發(fā)出指令后，PLC操作人員才能強置設備起動。

8、PLC控制下的系統(tǒng)無負荷聯(lián)動試運轉

本步驟的試驗目的是確認經(jīng)過單體無負荷試運的工藝設備與經(jīng)過系統(tǒng)模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯(lián)接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統(tǒng)是否正確，檢驗各外部節(jié)點的可靠性、穩(wěn)定性。

二、信號衰減問題的討論

(1)從PLC主機至I/O站的信號衰減值為35dB。

(2)通信電纜采用單總線方式敷設，即由統(tǒng)一的通信干線通過分支器接I/O站，而不是呈星敷設。

(3)分支器應盡可能靠近I/O站，以減少干擾。

(4)通信電纜末端應接75Ω電阻的BNC電纜終端器，與各I/O柜相連接，將電纜由I/O柜拆下時，帶75Ω電阻的終端頭應連在電纜網(wǎng)絡的一頭，以保持良好的匹配。

(5)通信電纜與高壓電纜間距至少應保證40cm/kV；必須與高壓電纜交叉時，必須垂直交叉。

(6)通信電纜應避免與交流電源線平行敷設，以減少交流電源對通信的干擾。

(7)通信電纜敷設要避開高溫及易受化學腐蝕的地區(qū)。

(8)電纜敷設時要按0.05%/℃留有余地，以滿足熱脹冷縮的要求。

(9)所有電纜接頭，分支器等均應連接緊密，用螺釘緊固。

(10)剝削電纜外皮時，切忌損壞屏蔽層，切斷金屬鉑與絕緣體時，一定要用剝線鉗，切忌刻傷損壞中心導線。

三、系統(tǒng)接地問題的討論

(1)主機及各分支站以上的部分，其接地應用10mm2的編織銅線匯接在一起經(jīng)單獨引下線接至獨立的接地網(wǎng)，一定要與低壓接地網(wǎng)分開，以避免干擾。系統(tǒng)接地電阻應小于4Ω。PLC主機及各屏、柜與基礎底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經(jīng)過絕緣處理。

(2)I/O站設備本體的接地應用單獨的引下線引至共用接地網(wǎng)。

(3)通信電纜屏蔽層應在PLC主機側I/O處理模塊處一起匯集接到系統(tǒng)的專用接地網(wǎng)，在I/O站一側則不應接地。電纜接頭的接地也應通過電纜屏蔽層接至專用接地網(wǎng)。

(4)電源應采用隔離方式，即電源中性線浮地，當不平衡電流出現(xiàn)時將經(jīng)電源中性線直接進入系統(tǒng)中性點，而不會經(jīng)保護接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。

(5)I/O模塊的接地接至電源中性線上。

電氣柜1、以下操作危險，要非常小心：

a) 編程器在線狀態(tài)下，按“STOP”按鈕，或者在菜單中選擇“STOP”，都將導致PLC停機。

b) 編程器在線狀態(tài)下，下zai整個項目，將導致PLC停機。

c) 編程器在線狀態(tài)下，修改硬件配置，將導致PLC停機。

2、在改動程序前，要做好備份。

3、可以利用離線仿zhen器和備份程序多進行練習：

a) 在菜單中選擇仿zhen器；

b) 重新生成項目（Rebuild All Project）并下zai。

c) 進行各種操作練習。

4、INTOUCH訪問施耐德PLC變量的尋址規(guī)則：

a) DI以1開頭，且要補足6位，例如：100417，訪問的是地址為417的DI。

b) DO和M以0開頭，且要補足6位，例如：000417，訪問的是地址為417的DO。

c) MW以4開頭，且要補足6位，例如：400417，訪問的是MW417。若訪問的是實數(shù)，則為：400417 F。

d) %M區(qū)域用于中間變量和DO的尋址空間，一般DO用低位地址，中間變量用高位地址。

e) %MW區(qū)域與%M區(qū)域為相互獨立的區(qū)域（西門子為重疊區(qū)域）。

f) PLC中無地址的中間變量不能被INTOUCH訪問。

5、變量表（Variables & FB instances）：

a) used列里顯示在程序里用到的次數(shù)。如果被畫面訪問，則不計數(shù)。因此，如果某變量顯示沒有被使用，也可能被畫面使用。

6、程序的一致性：

a) 在線和離線程序如果不一致，將不可以在線。若找不到一致的程序，可kao的辦法是從PLC上載一個程序（包括動態(tài)變量表以外的所有信息）并存盤即可。（下zai不一致的離線程序會導致PLC停機）

b) 簡單的程序修改要在線修改，基本過程：在線->修改->自動發(fā)現(xiàn)不同->生成并下zai變更部分（Build Project）->斷開，選擇上傳信息->離線保存。

c) 強制變量不會影響一致性。

d) 修改硬件會導致程序不一致。

7、交叉索引：

a) 查找板卡的變量：打開板卡->選擇變量類型->刷新，出現(xiàn)變量列表->拷貝需查找的變量名字->搜索該變量。

b) 查找程序中的變量：雙擊程序的變量->選擇名字->搜索該變量

c) 注意：如果要查找程序中的使用位置，需要用名字（Name）進行搜索，而不能用地址（Addresses）。

d) 從HMI反查變量：

①　HMI變量查到PLC內的絕地地址

②　程序搜索到符號名

③　用符號名搜索變量的使用位置。

8、查看變量事情情況電氣柜

a) 打開CPU配置，查看Configuration

b) da區(qū)域配置

c) 通過Viewer查看各種變量是否使用（無法統(tǒng)計畫面的訪問情況）。

9、CPU同步

在線修改程序時，只會修改主CPU的，在調試完成后，需要手工同步到備用CPU：

1）按ESC

2）按→選擇PLC OP

3）按→進入菜單

4）按↑，選擇Hot Standby

5）按→進入

6）按↑，選擇Transfer

7）按→，并按Enter確認，開始傳送。電氣柜