S7-1500引發(fā)PLC故障的外部因素有哪些？

　　一般PLC的故障主要是由外部故障或內(nèi)部錯(cuò)誤造成。外部故障是由外部傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障等引發(fā)PLC產(chǎn)生故障，可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)，甚至燒壞PLC。

　　而內(nèi)部錯(cuò)誤是PLC內(nèi)部的功能性錯(cuò)誤或編程錯(cuò)誤造成的，可以使系統(tǒng)停機(jī)。S7-1500 PLC具有很強(qiáng)的錯(cuò)誤（或稱故障）檢測(cè)和處理能力，CPU檢測(cè)到某種錯(cuò)誤后，操作系統(tǒng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的組織塊，用戶可以在組織塊中編程，對(duì)發(fā)生的錯(cuò)誤采取相應(yīng)的措施。對(duì)于大多數(shù)錯(cuò)誤，如果沒(méi)有給組織塊編程，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)CPU將進(jìn)入STOP模式。

　　1.1　引發(fā)PLC故障的外部因素

　?。?）外部電磁感應(yīng)干擾

　　PLC外部存在干擾源，通過(guò)輻射或者電源線侵入PLC內(nèi)部，引發(fā)PLC誤動(dòng)作，或者造成PLC不能正常工作或者停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)，甚至燒毀PLC。常見(jiàn)的措施如下。

　　①PLC周?chē)薪佑|器等感性負(fù)載，可加沖擊電壓吸收裝置，如RC滅弧器。

　?、诳s短輸入和輸出線的距離，并與動(dòng)力線分開(kāi)。

　?、?a href="http://www.brongaenegriffin.com/analog/" target="_blank">模擬量、通信線等信號(hào)應(yīng)采用屏蔽線。線路較長(zhǎng)時(shí)，可以采用中繼方式。

　?、躊LC的接地端子不能和動(dòng)力線混用接地。

　?、軵LC的輸入端可以接入濾波器，避免從輸入端引入干擾。

　?。?）外部環(huán)境

　?、賹?duì)于振動(dòng)大的設(shè)備，安裝電柜需要加橡膠墊等防振墊。

　?、诔睗?、腐蝕和多塵的場(chǎng)合容易造成生銹、接觸不良、絕緣性能降低和短路等故障。這種情況應(yīng)使用密封控制柜，有時(shí)還要采用戶外型電器等特殊電器。

　?、蹖?duì)于溫度高的場(chǎng)合，應(yīng)加裝排風(fēng)扇，過(guò)高的場(chǎng)合則要加裝空調(diào)。溫度過(guò)低場(chǎng)合則要加裝加熱器。

　?。?）電源異常

　　主要有缺相、電壓波動(dòng)、停電等，這些故障多半由風(fēng)、雪和雷電造成。常見(jiàn)措施如下。

　?、僦苯訂?dòng)電機(jī)而造成回路電壓下降，PLC回路應(yīng)盡量與其分離。

　　②PLC的供電回路采用獨(dú)立的供電回路。

　?、圻x用UPS供電電源，提高供電可靠性和供電質(zhì)量。

　?。?）雷擊、感應(yīng)電

　　雷擊、感應(yīng)電形成的沖擊電壓有時(shí)也會(huì)造成PLC損毀。常見(jiàn)措施如下。

　?、僭赑LC的輸入端加壓敏電阻等吸收元件。

　　②加裝浪涌吸收器或者氧化鋅避雷器。

　　1.2　PLC的故障類(lèi)型和故障信息

　　（1）PLC故障類(lèi)型

　　PLC控制系統(tǒng)的硬件包括電源模塊、I/O模塊、現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出元器件，以及一些導(dǎo)線、接線端子和接線盒。

　　PLC控制系統(tǒng)的故障是PLC故障和外圍故障的總和。外圍故障也會(huì)造成PLC故障。PLC控制系統(tǒng)的故障也可分為軟件故障和硬件故障，其中硬件故障占80%。

　　PLC控制系統(tǒng)的故障分布如下：

　　CPU模塊故障占5%；

　　單元故障占15%；

　　系統(tǒng)布線故障占5%；

　　輸出設(shè)備故障占30%；

　　輸入設(shè)備故障占45%；

　　控制系統(tǒng)故障中，20%是由惡劣環(huán)境造成，80%是由用戶使用不當(dāng)造成的。

　?。?）PLC控制系統(tǒng)故障的分布與分層

　　PLC的外設(shè)故障占95%，外設(shè)故障主要是繼電器、接觸器、接近開(kāi)關(guān)、閥門(mén)、安全保護(hù)、接線盒、接線端子、螺紋連接、傳感器、電源、電線和地線等。

　　PLC自身故障占5%，其中90%為I/O模塊的故障，僅有10%是CPU模塊的故障。首先將故障分為三個(gè)層次，第一層（是外部還是內(nèi)部故障），第二層（是I/O模塊還是控制器內(nèi)部），第三層（是軟件還是硬件故障）。

　?、俚谝粚印±肞LC輸入、輸出LED燈判斷是否為第一層故障。

　?、诘诙印±蒙衔槐O(jiān)控系統(tǒng)判斷第二層次的故障，例如：I0.0是輸入，顯示為ON，Q0.0顯示為ON，表示輸入和輸出都有信號(hào)，但PLC無(wú)輸出，則判斷PLC的外圍有故障。

　　③第三層　例如清空PLC中的程序，下載一個(gè)最簡(jiǎn)單的程序到PLC中，如PLC正常運(yùn)行，則大致判斷PLC正常。

　?。?）PLC控制系統(tǒng)最易發(fā)生故障的部分

　?、匐娫春屯ㄐ畔到y(tǒng)　PLC的電源是連續(xù)工作的，電壓和電流的波動(dòng)造成沖擊是不可避免的，據(jù)IBM統(tǒng)計(jì)大約有70%以上的故障，歸根結(jié)底源自工作電源。

　　外部的干擾是造成通信故障的主要原因，此外經(jīng)常插拔模塊，印刷電路板的老化和各種環(huán)境因素都會(huì)影響內(nèi)部總線通信。

　?、赑LC的I/O端口　I/O模塊的損壞是PLC控制系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的，減少I(mǎi)/O模塊的損壞首先要正確設(shè)計(jì)外部電路，不可隨意減少外部保護(hù)設(shè)備，其次對(duì)外部干擾因素進(jìn)行有效隔離。

　?、郜F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障比較復(fù)雜，不在本書(shū)講解范圍。

　　1.3　PLC故障診斷方法

　?。?）PLC故障的分析方法

　　通常全局性的故障一般會(huì)在上位機(jī)上顯示多處元件不正常，這通常是CPU、存儲(chǔ)器、通信模塊和公共電源等發(fā)生故障。PLC故障分析方法如下。

　?、俑鶕?jù)上位機(jī)的故障信息查找，準(zhǔn)確而且及時(shí)。

　　②根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障，比較正常和不正常動(dòng)作順序，分析和發(fā)現(xiàn)可疑點(diǎn)。

　?、鄹鶕?jù)PLC的輸入/輸出口狀態(tài)診斷故障。如果是PLC自身故障，則不必查看程序即可查詢到故障。

　?、芡ㄟ^(guò)程序查找故障。

　?。?）電源故障的分析方法

　　PLC的電源為DC24V，范圍是24V±5%，而電源是AC220V，范圍是220V±10%。

　　當(dāng)主機(jī)接上電源，指示燈不亮，可能的原因有：如拔出+24V端子，指示燈亮，表明DC負(fù)載過(guò)大，這種情況，不要使用內(nèi)部24V電源；如拔出+24V端子，指示燈不亮，則可能熔體已經(jīng)燒毀，或者內(nèi)部有斷開(kāi)的地方。

　　當(dāng)主機(jī)接上電源，指示燈POWER閃亮，則說(shuō)明+24V和COM短路了。

　　BATF燈亮表明鋰電池壽命結(jié)束，要盡快更換電池。

　　（3）PLC電源的抗干擾

　　PLC電源的抗干擾處理的方法如下。

　?、侔芽刂破?、I/O電源和其他設(shè)備電源分別用不同的隔離變壓器供電會(huì)更好。

　　圖1　PLC電源的抗干擾

　?、诳刂破鞯腃PU用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，外部負(fù)載用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源。

　　PLC電源的抗干擾處理的典型例子如圖1所示。

　　1.4　PLC外部故障診斷方法

　?。?）輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的原因

　?、傩盘?hào)線的短路或者斷路，主要原因是老化、拉扯、壓砸線路和振動(dòng)。

　?、?a target="_blank">機(jī)械觸頭抖動(dòng)。機(jī)械抖動(dòng)壓下一次，PLC可能認(rèn)為抖動(dòng)了幾次，硬件雖然加了濾波或者軟件增加了微分，但由于PLC掃描周期短，仍然會(huì)影響計(jì)數(shù)、移位等。

　?、郜F(xiàn)場(chǎng)傳感器、繼電器等損壞。

　?。?）執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的可能原因

　　①輸出負(fù)載沒(méi)有可靠工作，如PLC已經(jīng)發(fā)出信號(hào)，但繼電器沒(méi)有工作。

　?、赑LC自身故障，因此負(fù)載不動(dòng)作。

　?、垭妱?dòng)閥該動(dòng)作沒(méi)動(dòng)作，或者沒(méi)到位。

　　（3）PLC控制系統(tǒng)布線抗干擾措施

　　1）電源的接線和接地

　?、匐娫锤綦x器兩端盡量采用雙絞線，或者屏蔽電纜；電源線和I/O線要盡量分開(kāi)布置。

　?、诮涣骱椭绷骶€要分別使用不同的電纜，分開(kāi)捆扎，最好分槽走線。

　　③共同接地是傳播干擾的常見(jiàn)措施。應(yīng)將動(dòng)力線的接地和控制接地分開(kāi)，動(dòng)力線的接地應(yīng)接在地線上，PLC的接地接在機(jī)柜殼體上。要保證PLC控制系統(tǒng)的接地線和動(dòng)力線的屏蔽線盡量等電位。

　　2）輸入和輸出布線。PLC的輸入線指外部傳感器、按鈕等與PLC的輸入接口的接線。開(kāi)關(guān)量信號(hào)一般采用普通電纜，如距離較遠(yuǎn)則要采用屏蔽電纜。高速信號(hào)和模擬量信號(hào)應(yīng)采用屏蔽電纜。不同的信號(hào)線，最好不要共用同一接插件，以減少相互干擾。

　　3）盡量減少配線回路的距離。輸入和輸出信號(hào)電纜穿入專(zhuān)用的電纜管，或者獨(dú)立的線槽中敷設(shè)。當(dāng)信號(hào)距離較遠(yuǎn)時(shí)，如300m，可以采用中間繼電器轉(zhuǎn)接信號(hào)。通常布線要注意以下幾點(diǎn)。

　?、佥斎刖€的長(zhǎng)度一般不長(zhǎng)于30m。良好的工作環(huán)境，距離可以適當(dāng)加長(zhǎng)。

　?、谳斎刖€和輸出線不能使用同一電纜，應(yīng)分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量和模擬量要分開(kāi)敷設(shè)。

　　③輸入和輸出回路配線時(shí)，如使用多股線，則必須壓接線端子，多股線與PLC端子直接壓接時(shí)，容易產(chǎn)生火花。

　?。?）外部故障的排除方法詳細(xì)說(shuō)明和處理

　　PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC自身故障或外圍設(shè)備發(fā)生故障，都可用PLC上具有診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮滅來(lái)診斷。

　?、俟收喜檎摇「鶕?jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障，如圖2所示。