西门子PLC故障实例分析范文

《电子技术与软件工程杂志》2015年第五期

1PLC控制系统故障与故障分析处理方式

1.1PLC控制系统的故障现象2011年12月4日，在进行生产的过程中，冷床区的PLC控制系统，骤然频频发生故障，生产设备被迫停运。该PLC控制系统由西门子公司的电源模块，CPU315-2DP，CPU-343通讯模块，SM321的数字输入模块和SM322的数字输出模块，SM331的模拟量输入模块等构成。故障现象是PLC控制系统出现无规律死机的情况。死机以后，CPU的指示灯均呈现红色闪烁状，并且CPU无法复位。我们首先采用断电重启的方式对CPU进行复位。但是故障还是会无规律的出现。

1.2PLC控制系统故障分析与处理措施

1.2.1在线诊断出现停机故障时，在STEP7中打开在线窗口，在线诊断CPU的诊断缓冲区，在DiagnosticBuffer标签页没有发现明确的故障信息，因此我们在程序里面重新加入了OB80（时间错误处理组织块），OB82（诊断中断处理组织块）,OB85（优先级错误处理组织块），0B86（机架故障组织块），OB87（通信错误组织块），OB121（编程错误组织块），OB122（I/O访问错误组织块）组织块，来排除OB组织块没有下装时导致死机故障的原因。

1.2.2测试原程序考虑到程序使用过程中如果产生死循环也是导致停机故障的原因，因此我们首先将下位程序重新下载并认真查看分析了原程序是否有死循环的程序存在，并检测测试程序结构是否正常。

1.2.3检查DP头和PROFIBUS网络考虑到DP头和PROFIBUS-DP网络出现屏蔽不良的情况，也有可能造成停机故障。因此，安排人员对DP头和PROFIBUS-DP网络进行了检查，检查结果显示为正常。

1.2.4替换通讯模件和CPU模块我们通过分析认为如果机架上的CPU-343通讯模件和CPU315-2DP模块出现故障时，也有可能引发停机故障，所以又安排人员对冷床区的CPU-343通讯模件和CPU315-2DP模块进行了更换，并且考虑到现场环境粉尘重，因此我们先用压缩空气将控制板上的粉尘吹净，再用95%的酒精清洗插槽及控制板的插头，清洗完毕之后细心组装，但是仍旧没有排除停机故障。

1.2.5更换电源模件和DI模块我们怀疑该故障是由直流24伏供电系统故障引起的，所以更换了直流24伏供电设备，同时还考虑到有可能是由负责监控设备状态量SM321数字输入模件引起的，所以还对数字输入模件进行了清理与更换。但是仍然不断的发生故障，由此判断该故障不是由直流24伏供电设备与数字输入模件引起的。

1.2.6分析干扰，采取相应处理措施在通过上诉一系列的检查、排除工作之后，还是没有真正解决停机故障。我们通过查阅相关资料并结合现场情况怀疑现场存在很大的干扰问题。虽然PLC控制系统安装在控制室里，但是控制室里存在强电电路和强电设备形成了恶劣的电磁环境。再加上，之前进行了改造工作，由于当时时间紧迫，为了尽快生产所以在改造时线路混乱，接地系统不规范，而且冷床区的PLC控制系统紧挨隔壁的化纤厂，腐蚀性气体对PLC控制系统的影响很大，因此PLC控制系统的抗干扰性能差。如果PLC控制系统受到干扰将影响系统信号，造成系统信号错误，PLC程序丢失，发生停机故障，而在这时停机故障发生频繁，我们发现PLC程序丢失，因此我们就从干扰问题上进行分析，从接地保护，接地方式，屏蔽和抗噪声等多方面进行了处理。（1）对PLC控制柜外的强电设备的处理对其外壳、柜体、柜架、机座及操作手柄等金属机构进行了良好的接地保护。（2）对PLC控制系统控制电源抗干扰的处理措施。由于PLC控制系统的正常供电是220V，如果受到空间电磁干扰时会在线路上形成感应电压和电路，很容易造成电压缺口或尖峰。因此我们采用抗干扰性能更好的隔离变压器来抑制对PLC控制系统控制电源的干扰。PLC，I/O模块电源常用DC24V，也增加了隔离变压器来抑制干扰，使经过整流桥整流后能达到稳定的直流电压。（3）规范PLC控制柜的线路：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，会通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入电网干扰，也会受空间电磁辐射感应的干扰。这些干扰有可能导致了信号间的相互干扰，引起共地系统总线回流，造成死机故障。因此我们将直流和交流电压的数字量信号线以及模拟量信号线更换成各自独立的屏蔽电缆，带屏蔽的信号线电缆与220V的电源电缆同装在同一电缆槽内，但是为了改进抗噪性能，两线间隔在10CM左右。其他电缆装在单独的一个电缆槽内。（4）规范PLC控制系统的接地系统：包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地。接地系统能有效的抑制PLC控制系统的电磁干扰影响。我们发现之前电缆的屏蔽层，采用了两端接地的方式，这是错误的。电缆的屏蔽层必须一端接地，如果两端接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当在异常状态时接地电流会很大，就有可能造成丢程序，死机故障。而且PLC控制系统的接地系统是和其他强电设备的接地系统混在一起的，这样如果产生地环流在地线上就会形成不等电位分布，有可能造成PLC控制系统死机故障，因此我们将PLC控制系统的接地系统单独接地。（5）屏蔽PLC机壳，在PLC机壳地板上加装一块等位屏蔽板，使用截面积不小于10mm2的铜导线连接以构成等位屏蔽体，可以有效的消除了电磁干扰。并用粗短的铜线将PLC地板与中央接地点连接以防噪音干扰。

2结论

经过这次故障排查可以得出PLC死机的常见原因包括硬件和软件两个方面。而PLC系统的抗干扰能力会影响到整个系统的可靠运行。要提高PLC控制系统可靠性，不仅要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，而且要求工程设计，安装施工和使用维护中引起高度重视，才能增强系统的抗干扰性能。在实际运作过程中，PLC设备故障具有多样性的特点，因此要想提升PLC控制系统故障处理水平,工作人员就得不断强化专业知识并总结经验，同时还要选用有效的监控方式，使用正确的解决方法。

作者：余春燕单位：攀钢集团成都钢钒有限公司