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西門子S7-200PLC解密維修方法

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EM241 調制解調器模塊

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CP243-1 工業(yè)以太網模塊

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CP243-1IT 工業(yè)以太網模塊

附件

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MC291,新CPU22x存儲器盒,64K

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CC292,CPU22x時鐘/日期電池盒

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BC293,CPU22x電池盒

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擴展電纜,I/O擴展,0.8米,CPU22x/EM

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編程/通訊電纜,PC/PPI,帶光電隔離,5-開關,5m

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編程/通訊電纜,PC/PPI,帶光電隔離,USB接口，5-開關

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CPU22x/EM端子連接器塊,7個端子,可拆卸

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CPU22x/EM端子連接器塊,12個端子,可拆卸

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CPU22x/EM連接器塊,18個端子,可拆卸

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PLC是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的一種具有數(shù)字運算操作能力的可編程邏輯控制器，它是對傳統(tǒng)控制元器件繼電器的一種替代，因其采用微型計算機的工業(yè)控制裝置功能而具備了強大的邏輯控制特性，目前在工業(yè)自動化控制領域得到越來越普遍的應用。而在諸多PLC系列產品中，西門子研發(fā)的諸~PLC20 0、PLC300和PLC400系列產品因其強大的功能和適用范圍而得到市場的青睞，而這其中S7-400可編程控制器性能突出而成為市場的主流。本文筆者結合多年的西門子$7-400系列產品的維護經驗，以其在石化裝置中的應用為倒分析了S7-400H PLC產品常見的故障，并提出了解決措施。

關鍵詞：西門子PLC$7-400H 故障 處理方法

PLC是Programmable Logic Control-ler的英文縮寫，中文為可編程控制器。PLC實質是于進行工業(yè)控制的計算機，在微型計算機技術支撐下的工業(yè)裝置功能拓展了其邏輯控制范圍，因此得以在工業(yè)自動化控制中廣泛應用。隨著PLC技術的日漸成熟和研制PLC系列產品的*越來越多，PLc產品逐漸在性能上實現(xiàn)了高傳輸質量、快速率和穩(wěn)定寬帶，且相比傳統(tǒng)組網技術而顯現(xiàn)出了低成本優(yōu)勢，成為了當前工業(yè)自動化控制領域的*為重要應用控制系統(tǒng)。PLC系列產品研制開發(fā)的*主要集中在德國和日本，其中尤以德國西門子公司研制開發(fā)的PLC S7系列產品因其在中高端性能領域的顯著優(yōu)勢而在高端裝備制造業(yè)領域得到廣泛應用。目前西門子開發(fā)s7 PLC系列產品中，S7-400 PLC由于具備強大的模塊擴展和MPI多點接口功能而在高端裝備制造業(yè)中得到應用，然而其存在的故障也具有普遍性。本文在此從分析$7-400產品特點出發(fā)，以該產品在化工工業(yè)領域應用為例分析了產品存在的故障，提出了解決措施，具有一定的參考價值。

1 $7-400基本設計綜述

$7-400自動化控制系統(tǒng)采用模塊化設計，具備的強大的模板擴展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。基本系統(tǒng)包括了電源模板、中央處理器、各種信號模板、功能模板、接口模板和SIMATIcs5模板。這些不同的模塊的組合借助信號總線來連接，利用機架來固定模塊。此外，$7-400還提供多種級別的CPU模塊和種類齊全的通用模塊。

由于$7-400是按照冗余方式進行設計的，中央功能也是冗余配置，開關(O／I)模塊可以使常規(guī)配置、切換型配置或冗余配置。而雙通道I／O模塊容錯冗余配置允許每個子系統(tǒng)訪問。s7-400H冗余控制原理是利用“熱備用”模式的自動冗余原理，關鍵點是確保設備在發(fā)生故障時能夠無擾動自動切換。設備正常運行時，“熱備用”模式確保主單元處于正常運行狀態(tài)；倘若發(fā)生故障，則子單元能獨立完成整個過程的控制。

2 S7-400H故障分析及相應處理

前面提到過，S7-400是依照冗余方式來進行設計的，因此S7-400H故障也多以冗余形式出現(xiàn)。本文在此以化工領域存在的西門子S7-400H冗余故障為例進行分析，并提出了常用的解決方式。

2.1 循環(huán)氣壓縮機控制系統(tǒng)的冗余故障及處理

該化工裝置上的丙烯循環(huán)氣壓縮機采用的是S7-400HPLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的一個穩(wěn)壓電源突然出現(xiàn)故障，因此就在停車檢修過程中更換了電源裝置，然而在穩(wěn)壓電源更換好之后，PLC系統(tǒng)再次上電，發(fā)現(xiàn)后啟動的CPU l狀態(tài)為STOP，且兩CPU上的REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)紅燈亮，控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈卻顯示正常。因此，可基本判斷是系統(tǒng)出項冗余故障造成外部故障。

解決方式是將兩個控制器的模式選擇開關都扳到STOP位置，然后將先前沒有扳起來的CPUl模式選擇開關扳到RUN位置，待RUN綠燈亮，STOP黃燈滅后，再將CPUO模式選擇開關扳到RUN位置，RUN綠燈閃爍后滅，STOP黃燈一直亮，故障無法排除。系統(tǒng)下電前有一輸入變量被強制，現(xiàn)在FRCE(強制)黃燈亮，將該輸入點的強制取消(兩CPU)，F(xiàn)R CE黃燈滅后，再次將狀態(tài)為STOP的CPUO模式選擇開關從RUN～STOP-RUN位置依次扳動，CPU0 RUN綠燈亮，STOP則黃燈滅，這時兩CPU都為RU N綠燈，REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)燈都滅，故障得以排除。

2.2 擠壓機控制系統(tǒng)冗余故障及處理

擠壓機控制系統(tǒng)冗余故障表現(xiàn)是巡檢時兩cPU上的REDF和EXTF紅燈亮，IFM2F紅燈亮；熱備CPU l狀態(tài)為STOP黃燈亮，CPU 1中FM2(同步子模塊)LINKOK燈滅，控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈正常。這種狀態(tài)可初步判斷為同步模塊故障造成冗余故障，引起外部故障燈亮。

解決方式是先檢測是哪個部位出現(xiàn)問題。方法是對調CPUl控制的FM2和CPU0控制的FM2，結果發(fā)現(xiàn)CPU0的FM2 LINKOK燈滅；隨后再將CPUO的FM2和CPU0的FMl對調，4個LINK OK指示燈的狀態(tài)沒有變化，由此判斷出現(xiàn)在CPUO的FMl和FM2無問題，然后再將CPUl的FMl和FM2對調，結果發(fā)現(xiàn)CPUO的FMl LINK OK燈滅，到此通過不同的對調檢測可以判斷出CPUO控制的FMl卡是存在問題。所以需要更換FMl卡，換后控制器中故障指示燈立即出現(xiàn)熄滅，4個LINK 0K指示燈均為綠色亮，表明系統(tǒng)恢復正常，故障得以排除。

此外，S7-400H冗余故障表現(xiàn)還有冗余數(shù)字輸入模塊差異，如何進行處理也是常見的問題。實際上在PlI(輸入的過程映像)中，冗余數(shù)字輸入的*一個均值有效，直至錯誤定位。在出現(xiàn)差異時，由CPU識別為故障的模塊處于鈍化狀態(tài)，此時處于非鈍化狀態(tài)下的模塊的值為有效，此后錯誤不再可以被識別，因為在非鈍化模塊上的信號是被CPU以正確的信號予以接受。為確保故障數(shù)字輸入模塊的本地化，可以通過I／O類型互連和FLF(故障本地化)來解決。