西门子 PLC系统故障处理研究

西门子 PLC系统故障处理研究

甘幸

柳州山海科技股份有限公司 广西柳州 545002

摘要：在近一些年来，随着我国社会经济的不断发展以及进步，其高科技含量的设备出现的较为频繁，并且也应用在各个企业中。例如西门子PLC系统，它的使用能够在一定的程度上加强企业的工作效率。因此在当前，我们便需要注重其西门子PLC系统的开发。在本篇文章当中，主要是简单的介绍了西门子PLC系统故障处理的研究，希望能够提供给相关从事者一些有效的帮助。

关键词：西门子；PLC系统；故障处理；

引言：对于PLC而言，它在当前主要是广泛的应用在我国的化工、冶金以及电气维修等方面，它是德国西门子公司所生产的一种可编程程序控制器，它有着多个产品的型号，例如S7-1200、S7-300/400、S7-200 Smart等等。不同型号的PLC，其故障的表现方式和判断方式也不同。在这一个过程中，我们主要是以S7-300/400系列进行分析。其为模块式的PLC,具有较强的故障判断功能，结合Step7编程软件的应用，能够得到诸多的编程错误信息和硬件故障信息。

一、 PLC 控制系统的架构

在PLC控制系统中，它的组成部分是 CPU运算和控制中心、存储器、输入/输出接口、编程器；其中包括许多操作站，并且标准控制器和操作站的数量是相同的。在总线网络中，由于操作站和控制器之间的连接，形成了一个环形网络，环形网络的平稳运行是通过使用光纤作为信息传输的媒介来连接光纤和适配器。在主网络电缆中，任何操作站都是一个节点。因为在连接总线网络时，任何工作站都具有连接卡。同时，每个工作站也可以通过以太网相互连接。工作站还应安装连接卡的驱动程序系统和各种相应的编程文件，不仅限于操作系统。控制器的主要组件是一组标准控制器。预处理控制是其主要职责。任何控制器都可以与工业总线连接。此外，所有控制器都可以使用总线连接多个远程从站,根据生产工艺需求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量），适当进行内存容量的估计，结合市场情况等选定PLC型号。

二、 PLC 的常见故障

( 一 ) 分析网络故障

当PLC系统开始运行时，网络系统的初始操作界面经常会有特殊情况，这将导致操作站的初始不稳定，并影响所传输的数据，这非常不利于显示实时数据及控制等情况。通常，某些模拟数据可能会在操作过程中被隐藏。原因可能是预处理控制系统的问题。当它与旧的控制系统联系时，实时状态将无法正常显示。在模拟量方面，由于数据不够全面，无法及时上传更多模拟数据，因此我们可以确定工业级网络通信设备出现故障，并且通常认为由于子网故障导致通信中断。当总线长时间工作时，在某些子站通信中很容易发生故障。通信中断是一般故障。

当网络出现故障时，我们可以使用总线上每个设备显示的故障指示来找出故障的具体位置。首先，如果总线发生故障，CPU的busf指示灯亮红灯，但是如果DP总线发生故障，则必须逐一检查任何远程模块的BF指示灯，然后确定驱动器的特定位置。一旦工业总线发生故障，首先必须分析光电转换设备的指示灯，判断问题的接口，找出故障的具体位置，并探究故障原因，并不断检查设备的每个元素，例如设置拨号代码软件和硬件的一致性，当前的正确性和紧密度，以及光纤的跳线集合，连接的极性，紧密度等；

( 二 ) 分析系统干扰

该系统可以控制更多的电气设备，其中某些设备产生的信号可以通过电缆铺设在PLC的每个I / O模块中进行连接，其他部分的信号可以通过通信卡进行连接并控制电气设备。在操作开始时，该故障可以判断为某些与电器连接的MCC子站通信设备的故障。具体情况是子站断开，无法对相应数据进行分析处理。在检查现场的过程中，经常出现的现象是：MCC附近的电气设备旋转时存在电磁干扰的问题，但MCC机柜中有接口卡，这种情况下电磁信号容易受到影响。更换双绞屏蔽电缆用于光缆敷设后，进一步的测试结果表明，子站之间的通信可以恢复稳定，并且不再发生子站断开的情况。

如果某些电气设备的状态信号线直接连接到插卡中，则在运行过程中会出现异常情况，一般情况是“ 0”或“ 1”布局混乱。经过进一步检查，可以看到卡的运行非常正常。产生此干扰信号的原因是，接地电缆未标准化，信号线和电源线未合理分开。

在实际操作中经常会出现一些与现场实际情况不同的问题，有时还会出现更明显的错误。通过使用模拟量信号线检查对地电压，可以得出结论，在模拟量新端子处存在干扰电压，因此可以得出系统接地问题是造成该问题的原因。由于整个系统没有专用的接地网络，因此系统的接地条件不同，接地不规则会导致测量值的干扰。由于地电势问题分布不均匀，在不同的接地点上存在不同的电势。在环路中，这种混乱会使电流流过，然后对信号合成造成干扰因此电压相互干扰，因此正确良好的接地可以将混入电源和I/O电路的干扰信号引入大地，消除或减小干扰的影像，是安全保护和抑制噪声的重要手段。

3. PLC控制系统故障处理分析

当PLC出现故障时，首先应检查故障位置，即由外部设备或PLC控制系统本身引起的故障。 当确定PLC本身有故障时，有必要进一步确定该故障是发生在控制器中还是在I / 0模板上，然后确定是PLC硬件故障还是软件故障。在判断故障的过程中，有必要进行分层判断，根据有关文献报道，在PLC控制系统中出现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，执行器占30%，接线等其他方面占5%。

3.1 PLC控制系统外设故障

判断外部故障时，可根据PLC的输入输出指示灯进行判断。当指示器与输入和输出同步点亮时，表明发生了外部故障，也就是说，如果外部设备出现故障，则在更改PLC输入后，指示器灯将同步变化。外部的故障类型主要是：继电器和接触器的故障。阀门和柱塞的故障；开关故障，包括限位开关和遥控转换开关；接线盒和接线端子的故障；应检测并排除传感器和仪器的故障；最后应检查电源，地线和信号线的噪声。逐一检查上述各项，并在发现故障原因后及时采取措施。处理PLC控制系统的外围故障时，排查时要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。

3.2 PLC控制器内部故障

PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就能判断，当SF红灯亮时，表示是系统故障，是SYSTEM FAULT的缩写，检查内部是否寻址错误，是否超出编程地址区，模块损坏是否损坏，插件是否松动等原因引起，我们可以先把PLC里的程序先清除掉，SF灯还亮，估计可能是硬件损坏；如果不亮了，则可能是程序编程有问题；若SF灯闪烁，则可以肯定是现场总线PROFIBUS-DP通讯故障。

另外还有可能是PLC内部输入模块故障、程序或电源内部电压异常。异常电压可能是由电源电路的问题引起的，但不能完全确定这是电源电路的问题。当内部连接设备太多或输入设备发生短路时，电源电路可能会被切断，这是超出电源负载能力的自我保护。此时，可以切断所有输入设备以进行电源电压测量。监控系统可以在线监控PLC的整个工作状态。程序中触点的不同颜色表示不同的工作状态，绿色表示正在访问，红色表示断路。可以通过输入和输出元素的状态来判断故障。当输入元素显示通道状态时，表示信号已输入到下一层。当输出元件的状态也是通道时，表示控制器中的信号已经形成。如果输入的输出端子的端口异常，则只需稍稍更改端口程序即可使系统再次正常运行。

结束语：在当前我们可以了解到，目前，最先进的可编程控制系统是西门子PLC系统。 随着它的广泛应用，人们越来越喜欢它。即使实际操作中存在很多问题，只要我们充分理解和理解系统，我们也会针对这些问题采取一定的措施，然后解决现有问题，使设备能够正常运行。

参考文献：

[1]刘建营.西门子400PLC系统DP网络故障处理及预防方法[J].电子测试,2018(09):109-110+34.

[2]张仲锋.西门子PLC自动控制系统故障现象分析及处理[J].中华纸业,2015,36(08):48-50.