西門(mén)子S7-400H PLC的常見(jiàn)故障分析及處理方式

　　摘要：PLC是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種具有數(shù)字運(yùn)算操作能力的可編程邏輯控制器，它是對(duì)傳統(tǒng)控制元器件繼電器的一種替代，因其采用微型計(jì)算機(jī)的工業(yè)控制裝置功能而具備了強(qiáng)大的邏輯控制特性，目前在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。而在諸多PLC系列產(chǎn)品中，西門(mén)子研發(fā)的諸~PLC20 0、PLC300和PLC400系列產(chǎn)品因其強(qiáng)大的功能和適用范圍而得到市場(chǎng)的青睞，而這其中S7-400可編程控制器性能突出而成為市場(chǎng)的主流。本文筆者結(jié)合多年的西門(mén)子$7-400系列產(chǎn)品的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，以其在石化裝置中的應(yīng)用為倒分析了S7-400H PLC產(chǎn)品常見(jiàn)的故障，并提出了解決措施。
　　關(guān)鍵詞：西門(mén)子PLC$7-400H　故障　處理方法
　　中圖分類號(hào)：TP27　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-379l(2012)0l(b)-0026-01
　　PLC是Programmable Logic Control-ler的英文縮寫(xiě)，中文為可編程控制器。PLC實(shí)質(zhì)是專用于進(jìn)行工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，在微型計(jì)算機(jī)技術(shù)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(dòng)化控制中廣泛應(yīng)用。隨著PLC技術(shù)的日漸成熟和研制PLC系列產(chǎn)品的國(guó)家越來(lái)越多，PLc產(chǎn)品逐漸在性能上實(shí)現(xiàn)了高傳輸質(zhì)量、快速率和穩(wěn)定寬帶，且相比傳統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)而顯現(xiàn)出了低成本優(yōu)勢(shì)，成為了當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的最為重要應(yīng)用控制系統(tǒng)之一。PLC系列產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)的國(guó)家主要集中在德國(guó)和日本，其中尤以德國(guó)西門(mén)子公司研制開(kāi)發(fā)的PLC S7系列產(chǎn)品因其在中高端性能領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢(shì)而在高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前西門(mén)子開(kāi)發(fā)s7 PLC系列產(chǎn)品中，S7-400 PLC由于具備強(qiáng)大的模塊擴(kuò)展和MPI多點(diǎn)接口功能而在高端裝備制造業(yè)中得到應(yīng)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(chǎn)品特點(diǎn)出發(fā)，以該產(chǎn)品在化工工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用為例分析了產(chǎn)品存在的故障，提出了解決措施，具有一定的參考價(jià)值。
　　1　$7-400基本設(shè)計(jì)綜述
　　$7-400自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，具備的強(qiáng)大的模板擴(kuò)展和配置功能使其能夠按照每個(gè)不同的需求靈活組合?；鞠到y(tǒng)包括了電源模板、中央處理器、各種信號(hào)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(hào)總線來(lái)連接，利用機(jī)架來(lái)固定模塊。此外，$7-400還提供多種級(jí)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(jìn)行設(shè)計(jì)的，中央功能也總是冗余配置，開(kāi)關(guān)(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(cuò)冗余配置允許每個(gè)子系統(tǒng)訪問(wèn)。s7-400H冗余控制原理是利用“熱備用”模式的自動(dòng)冗余原理，關(guān)鍵點(diǎn)是確保設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)能夠無(wú)擾動(dòng)自動(dòng)切換。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，“熱備用”模式確保主單元處于正常運(yùn)行狀態(tài)；倘若發(fā)生故障，則子單元能獨(dú)立完成整個(gè)過(guò)程的控制。
　　2　S7-400H故障分析及相應(yīng)處理
　　前面提到過(guò)，S7-400是依照冗余方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(lǐng)域存在的西門(mén)子S7-400H冗余故障為例進(jìn)行分析，并提出了常用的解決方式。
　　2.1　循環(huán)氣壓縮機(jī)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(jī)采用的是S7-400HPLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的一個(gè)穩(wěn)壓電源突然出現(xiàn)故障，因此就在停車檢修過(guò)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(dòng)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(xiàng)冗余故障造成外部故障。
　　解決方式是將兩個(gè)控制器的模式選擇開(kāi)關(guān)都扳到STOP位置，然后將先前沒(méi)有扳起來(lái)的CPUl模式選擇開(kāi)關(guān)扳到RUN位置，待RUN綠燈亮，STOP黃燈滅后，再將CPUO模式選擇開(kāi)關(guān)扳到RUN位置，RUN綠燈閃爍后滅，STOP黃燈一直亮，故障無(wú)法排除。系統(tǒng)下電前有一輸入變量被強(qiáng)制，現(xiàn)在FRCE(強(qiáng)制)黃燈亮，將該輸入點(diǎn)的強(qiáng)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(kāi)關(guān)從RUN～STOP-RUN位置依次扳動(dòng)，CPU0 RUN綠燈亮，STOP則黃燈滅，這時(shí)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(jī)控制系統(tǒng)冗余故障及處理
　　擠壓機(jī)控制系統(tǒng)冗余故障表現(xiàn)是巡檢時(shí)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(cè)是哪個(gè)部位出現(xiàn)問(wèn)題。方法是對(duì)調(diào)CPUl控制的FM2和CPU0控制的FM2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CPU0的FM2 LINKOK燈滅；隨后再將CPUO的FM2和CPU0的FMl對(duì)調(diào)，4個(gè)LINK OK指示燈的狀態(tài)沒(méi)有變化，由此判斷出現(xiàn)在CPUO的FMl和FM2無(wú)問(wèn)題，然后再將CPUl的FMl和FM2對(duì)調(diào)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CPUO的FMl LINK OK燈滅，到此通過(guò)不同的對(duì)調(diào)檢測(cè)可以判斷出CPUO控制的FMl卡是存在問(wèn)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(gè)LINK 0K指示燈均為綠色亮，表明系統(tǒng)恢復(fù)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(jìn)行處理也是常見(jiàn)的問(wèn)題。實(shí)際上在PlI(輸入的過(guò)程映像)中，冗余數(shù)字輸入的最后一個(gè)均值有效，直至錯(cuò)誤定位。在出現(xiàn)差異時(shí)，由CPU識(shí)別為故障的模塊處于鈍化狀態(tài)，此時(shí)處于非鈍化狀態(tài)下的模塊的值為有效，此后錯(cuò)誤不再可以被識(shí)別，因?yàn)樵诜氢g化模塊上的信號(hào)總是被CPU以正確的信號(hào)予以接受。為確保故障數(shù)字輸入模塊的本地化，可以通過(guò)I／O類型互連和FLF(故障本地化)來(lái)解