西門子PLC故障診斷及處理方法

時(shí)間：2022-09-25作者：上海博鋮工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司瀏覽：101

      西門子plc具有很完善的自診斷功能，如出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以方便的找到出現(xiàn)故障的部件，更換后就可以恢復(fù)正常工作。故障處理的方法可參看西門子S7-200PLC系統(tǒng)手冊(cè)的故障處理指南。實(shí)踐證明，外部設(shè)備的故障率遠(yuǎn)**PLC，而這些設(shè)備故障時(shí)，PLC不會(huì)自動(dòng)停機(jī)，可使故障范圍擴(kuò)大。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。
西門子PLC故障診斷及處理方法
1. **時(shí)檢測(cè)
機(jī)械設(shè)備在各工步的所需的時(shí)間基本不變，因此可以用時(shí)間為參考，在可編程控制器發(fā)出信號(hào)，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)起動(dòng)一個(gè)定時(shí)器開始定計(jì)時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)20%左右。如某執(zhí)行機(jī)構(gòu)在正常情況下運(yùn)行10s后，使限位開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出動(dòng)作結(jié)束的信號(hào)。在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)起動(dòng)設(shè)定值為12s的定時(shí)器定時(shí)，若12s后還沒有收到動(dòng)作結(jié)束的信號(hào)，由定時(shí)器的常開觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)，該信號(hào)停止正常的程序，起動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時(shí)采取排除故障的措施。
2. 邏輯錯(cuò)誤檢查
在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)(如存儲(chǔ)器為的狀態(tài))相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào)，則說(shuō)明出了故障。因此可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。如機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后有兩個(gè)限位開關(guān)動(dòng)作，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)接通。若它們同時(shí)接通，說(shuō)明至少有一個(gè)限位開關(guān)被卡死，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行處理。在梯形圖中，用這兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器的位的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)表示限位開關(guān)故障的存儲(chǔ)器的位就可以進(jìn)行檢測(cè)。
A、外部設(shè)備故障
外部設(shè)備就是與實(shí)際過(guò)程直接聯(lián)系的各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、負(fù)載等。這部分設(shè)備發(fā)生故障,直接影響系統(tǒng)的控制功能。
B、系統(tǒng)故障
這是影響系統(tǒng)運(yùn)行的全局性故障。系統(tǒng)故障可分為固定性故障和偶然性故障。故障發(fā)生后,可重新啟動(dòng)使系統(tǒng)恢復(fù)正常,則可認(rèn)為是偶然性故障。重新啟動(dòng)不能恢復(fù)而需要更換硬件或軟件,系統(tǒng)才能恢復(fù)正常,則可認(rèn)為是固定故障。
C、硬件故障
這類故障主要指系統(tǒng)中的模板(特別是I/O模板)損壞而造成的故障。這類故障一般比較明顯,影響局部。
D、軟件故障
軟件本身所包含的錯(cuò)誤,主要是軟件設(shè)計(jì)考慮不周,在執(zhí)行中一旦條件滿足就會(huì)引發(fā)。在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于軟件工作復(fù)雜、工作量大,因此軟件錯(cuò)誤幾乎難以避免。對(duì)于可編程控制器組成的控制系統(tǒng)而言,絕大部分故障屬于上述四類故障。根據(jù)這一故障分類,可以幫助分析故障發(fā)生的部位和產(chǎn)生的原因。
E、可編程控制器的自診斷測(cè)試


可編程序控制器具有較強(qiáng)的自診斷測(cè)試功能,在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要充分利用這一功能。在進(jìn)行自診斷測(cè)試時(shí),都要使用診斷調(diào)試工具,也就是編程器。



F、利用系統(tǒng)功能進(jìn)行診斷測(cè)試
利用可編程控制器本身所具有的各種功能,自行編制軟件、采取一定措施、結(jié)合具體分析確定故障原因。用戶通過(guò)程序可以編輯組織塊,來(lái)告訴CPU當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)如何處理,如果相應(yīng)的故障組織塊OB沒有編程,當(dāng)出現(xiàn)該故障時(shí),CPU轉(zhuǎn)到“STOP”狀態(tài)。
西門子(SIMATIC)PLC以其精湛的德國(guó)電路板制造工藝，在我國(guó)很過(guò)行業(yè)被廣泛應(yīng)用，西門子故障處理、PCL電路板維修因而成為很多企業(yè)設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員必須掌握的本領(lǐng)。
S5系列PLC目前在我國(guó)工業(yè)市場(chǎng)常見的主要有U型(通用型)、W型(字處理型)、R型(開關(guān)型)等三種型號(hào)。不同型號(hào)的PLC，其故障表現(xiàn)和判斷方式也不同。這其中，軟件故障都可以利用西門子**編程器解決問題，西門子plc都留有通訊PC接口，通過(guò)**伺服編程器即可以解決幾乎所有的軟件問題。
通過(guò)軟件PC程序可以判斷是否是軟件故障，如果是硬件故障，則需要**的芯片級(jí)電路板維修工程師才可對(duì)其進(jìn)行修復(fù)工作，PLC一般都是模塊話結(jié)構(gòu)構(gòu)成，較為簡(jiǎn)單的處理方式就是更換故障板卡。而上海彩亞電路板維修有限公司*有的西門子在線檢測(cè)平臺(tái)則可以對(duì)所有模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，然后對(duì)故障部位進(jìn)行芯片級(jí)維修處理，從而節(jié)約客戶成本**過(guò)70%以上。
1、軟故障的判斷和處理
S5 PLC具有自診斷能力，發(fā)生模塊功能錯(cuò)誤時(shí)往往能報(bào)警并按預(yù)先程序作出反應(yīng)，通過(guò)故障指示燈就可判斷。當(dāng)電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號(hào)正常，但系統(tǒng)功能不正常(輸出無(wú)或亂)時(shí)，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。S5的用戶程序儲(chǔ)存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當(dāng)后備電池故障系統(tǒng)電源發(fā)生閃失時(shí)，程序丟失或紊亂的可能性就很大，當(dāng)然強(qiáng)烈的電磁干擾也會(huì)引起程序出錯(cuò)。有EPROM存儲(chǔ)卡及插槽的PLC恢復(fù)程序就相當(dāng)簡(jiǎn)單，將EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解決問題;沒有EPROM子卡的用戶就要利用PG的聯(lián)機(jī)功能將正確的程序發(fā)送到PLC上。需要特別說(shuō)明的是，有時(shí)簡(jiǎn)單的程序覆蓋不能解決問題，這時(shí)在重新拷貝程序前總清一下RAM中的用戶程序是相當(dāng)必要的。通過(guò)將PLC上的“RUN”“ST”開關(guān)按RUN---ST---RUN---ST---RUN的順序撥打一遍或在PG上執(zhí)行“Object—Blocks—Delete---inPLC—allblocks---overall—Reset”功能就完成了RAM中程序的總清。 另外，保存在EPROM中的程序并不是萬(wàn)無(wú)一失的，過(guò)分相信EPROM上的程序有時(shí)會(huì)給檢修帶來(lái)困惑。所以經(jīng)常性的檢查核對(duì)EPROM中的程序，特別是PG中的備份程序就顯的尤為重要。
2、PLC硬件故障
PLC的硬件故障較為直觀地就能發(fā)現(xiàn)，維修的基本方法就是更換模塊。根據(jù)故障指示燈和故障現(xiàn)象判斷故障模塊是檢修的關(guān)鍵，盲目的更換會(huì)帶來(lái)不必要的損失。
(1)電源模塊故障。
一個(gè)工作正常的電源模塊，其上面的工作指示燈如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等應(yīng)該是綠色長(zhǎng)亮的，哪一個(gè)燈的顏色發(fā)生了變化或閃爍或熄滅就表示那一部分的電源有問題?！癆C”燈表示PLC的交流總電源，“AC”燈不亮?xí)r多半無(wú)工作電源，整個(gè)PLC停止。這時(shí)就應(yīng)該檢查電源保險(xiǎn)絲是否熔斷，更換熔絲是應(yīng)用同規(guī)格同型號(hào)的保險(xiǎn)絲，無(wú)同型號(hào)的進(jìn)口熔絲時(shí)要用電流相同的快速熔絲代替。如重復(fù)燒保險(xiǎn)絲說(shuō)明電路板短路或損壞，更換整個(gè)電源?！?VDC”、“24VDC”燈熄滅表示無(wú)相應(yīng)的直流電源輸出，當(dāng)電源偏差**出正常值5%時(shí)指示燈閃爍，此時(shí)雖然PLC仍能工作，但應(yīng)引起重視，必要時(shí)停機(jī)檢修。“BATT”變色燈是后備電源指示燈，綠色正常，黃色電量低，紅色故障。黃燈亮?xí)r就應(yīng)該更換后備電池，手冊(cè)規(guī)定兩到三年更換鋰電池一次，當(dāng)紅燈亮?xí)r表示后備電源系統(tǒng)故障，也需要更換整個(gè)模塊。
(2)I/O模塊故障。
輸入模塊一般由光電耦合電路組成;輸出模塊根據(jù)型號(hào)不同有繼電輸出、晶體管輸出、光電輸出等。每一點(diǎn)輸入輸出都有相應(yīng)的發(fā)光二極管指示。有輸入信號(hào)但該點(diǎn)不亮或確定有輸出但輸出燈不亮?xí)r就應(yīng)該懷疑I/O模塊有故障。輸入和輸出模塊有6到24個(gè)點(diǎn)，如果只是因?yàn)橐粋€(gè)點(diǎn)的損壞就更換整個(gè)模塊在經(jīng)濟(jì)上不合算。通常的做法是找備用點(diǎn)替代，然后在程序中更改相應(yīng)的地址。但要注意，程序較大是查找具體地址有困難。特別強(qiáng)調(diào)的是，無(wú)論是更換輸入模塊還是更換輸出模塊，都要在PLC斷電的情況下進(jìn)行，S5帶電插拔模塊是**不允許的。
(3)CPU模塊故障。
通用型S5 PLC的CPU模塊上往往包括有通信接口、EPROM插槽、運(yùn)行開關(guān)等，故障的隱蔽性較大，因?yàn)楦鼡QCPU模塊的費(fèi)用很大，所以對(duì)它的故障分析、判斷要尤為仔細(xì)。
檢修實(shí)例：一臺(tái)PLC合上電源時(shí)無(wú)法將開關(guān)撥到RUN狀態(tài)，錯(cuò)誤指示燈先閃爍后常亮，斷電復(fù)位后故障依舊，更換CPU模塊后運(yùn)行正常。在進(jìn)行芯片級(jí)維修時(shí)更換了CPU但故障燈仍然不停閃爍，至到更換了通信借口板后功能才恢復(fù)正常。
3.外圍線路故障
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在PLC控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障率為：CPU及存儲(chǔ)器占5%，I/O模塊占15%，傳感器及開關(guān)占45%，執(zhí)行器占30%，接線等其他方面占5%，可見80%以上的故障出現(xiàn)在外圍線路。外圍線路由現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)(如按鈕開關(guān)、選擇開關(guān)、接近開關(guān)及一些傳感器輸出的開關(guān)量、繼電器輸出觸點(diǎn)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的模擬量等)和現(xiàn)場(chǎng)輸出信號(hào)(電磁閥、繼電器、接觸器、電機(jī)等)，以及導(dǎo)線和接線端子等組成。接線松動(dòng)、元器件損壞、機(jī)械故障、干擾等均可引起外圍電路故障，排查時(shí)要仔細(xì)，替換的元器件要選用性能可靠安全系數(shù)高的優(yōu)質(zhì)器件。一些功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)采用故障代碼表表示故障，對(duì)故障的分析排除帶來(lái)較大便利，應(yīng)好好利用。
總結(jié)：西門子PLC其他系列的故障判斷和處理方法與此原理相同可依次類推。任何芯片級(jí)精密設(shè)備遇到故障時(shí)，在沒有十足把握情況下，一定要請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)服務(wù)企業(yè)予以處理，擅自改動(dòng)程序和維修緊密設(shè)備電路板可能會(huì)造成設(shè)備維修難度加大甚至報(bào)廢的嚴(yán)重后果。

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