| 分享一下我做设备维护时的一个故障排查的经历,是S7-400输入模块故障，可算是难得一见的一次。以前曾经在百度贴吧上简略的说过，但不完整，这次补充详细，和大家共同讨论一下。 1：设备情况 设备是2005年进行的设备改造，为轧机副传动系统，控制系统采用西门子S7-400控制，I/O模块采用的400的I/O模块。控制变频器分合闸按钮全部采集入plc（两地合闸）。合闸采用PLC输出由中间继电器转220VAC控制接触器动作。变频器为1336PLUS2，AB的。 2：故障现象 发生故障的时间是2015年4月份，当时操作人员打电话反映所有的副传动辊道不动了，维护人员赶到现场查看发现：所有的变频器合闸回路接触器跳闸，但奇怪的是柜门变频器合、分闸指示灯全不亮。操作人员合闸合不上，检查220VAC没故障。负责给模块供电的24VDC及中继的24VDC均无问题。此时发现指示灯正常了，于是进行接触器合闸，发现接触器能合上了，过一会就全跳。 3：排查故障 排查继电回路问题，将继电器强制开关强制，合闸回路及变频器均无问题，观察变频器面板无问题。联系试车，结果发现需要动作的变频器不对（手动台，第二台动作了）。但几分钟以后又正常了。。。。。。（故障时好时坏，中间还好了一小时，轧钢线不能停产，这故障难查了。。。。。。） 一小时后，又出现此类情况，此时只能怀疑控制系统有问题，发现输出模块亮的灯不对（误导），怀疑输出模块问题，更换输出模块。（又好了一小时。。。。，排查期间一直强制合闸生产中。。。。。。） 一小时后，仍然出现此类情况。换了输出模块，仍然没法解决。这两小时中，监控和排查人员一直没离开，没办法，开始蹲点，结果这次在上位机监控时发现偶尔分闸信号过来，怀疑合分闸24VDC有问题，检查全部没问题。 终我们怀疑输入模块有问题。正好看程序时发现输入模块信号异常，发现输入421-1BL00-0AA0模块的I/0点I20.0至I23.0输入点信号平移了两位，即I20.0变成了I20.2，以此类推。更换后设备正常。 4：故障分析 输入模块往常也就是见坏点、模块全黑，I/O点平移的故障次见到。而AB变频器的数字量输入是置复位式的，接线也采用的是三线制启动。这样就会造成输入模块瞬间故障，导致全部跳闸，强制后输入点还是平移，这样后边一台变频器得到启动信号，而没得到停止信号变频器是启动的。而速度选择的点也平移了，变频器就启动了。。。。。 ，输入模块为什么坏了，这个没法解释，内部无明显灰尘，模块每月定期除尘，整套系统放在威图柜中，柜门平时严密关闭，配电室要求很高，内部有s.d系统，超40度直接会报超温停机，环境是好的一个。但钢厂内部金属粉尘确实多，难保是不是碰巧金属灰尘导致内部损坏。模块确实是坏了，在实验台上实验时也出现此现象，毕竟用了10年。。。。。更换完输入模块后，两年内未发生故障。 第二，变频器合分闸，就是主回路上电。有的设计院不加合分闸接触器，有的加。直接隔离开关，负荷开关，塑壳断路器送电在原先企业怕炸机（出过伤人事故），（变频器型号为1336f-***0-aa-en，容量不算小）要求都加。 第三，变频器输入是干接点，但中间有中间继电器做隔离。三线制两线制设计各有优缺点，这个是设计院设计的，从此次事故来看，确实有缺点，但可用继电回路急停封锁变频器使能，使变频器停止运行，且此现象在强制合闸以后才出现，也是建立在非正常使用之上。但如果从工艺角度来考虑，利大于弊（烧辊，烧推床，转钢损失要大得多） |
plc数字量／模拟量输出表规定的是当CPU处于停机(STOP)状态时，数字量输出点或者模拟量输出通道如何操作。 此功能对于一些必须保持动作、运转的设备非常重要，如抱闸，或者一些关键的阀门等，不允许在调试PLC时停止动作，就必须在系统块的输出表中进行设置。 数字量：在选中“Freezeoutput in last state”（将输出冻结在后状态）后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时数字量输出点保持停机前的状态(是1仍然是1，是0保持为0)，下面的表不起作用；如果未选中，则选中的输出点会保持ON(1)的状态，末选中的为0。 模拟量：在选中“Freeze output in laststate”（将输出冻结在后状态）后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时模拟量输出通道保持停机前的状态，下面的表不起作用；未选中时，在下面表中规定模拟量输出通道在CPU进入STOP状态时的输出值。 |
1.根据系统的需求，选择带有足够点数的模拟量I/O模块，注意分清是输入点还是输出点。
2.选择合适类型的模拟量模块，采集合适的信号，如果传感器反馈回来的信号是电压信号，则选择可接入电压信号的模拟量模块。
3.注意接线方式，模拟量模块对不同线制传感器信号的接线不相同，需要根据线制接相应的线，注意在模块或软件卜可调节相应的信号类型。如图所示为S7-300模拟量输入模块SM331。
| 为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。 plc控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具体情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应注意以下两个方面。 1)设备选型 在选择设备时，要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多火电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。 2)综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽，以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。还必须利用软件手段，提高系统的安全可靠性。 在PLC控制系统中，电源占有极其重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统，丰要是通过PLC系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。 现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电的电源和与PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并未受到足够的重视，采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。对于变送器和共用信号仪表供电，应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。 为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。 (1)PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向、大小相等，可将感应电流引起的噪声相瓦抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽线。 (2)输入/输出信号的防错： 当输入信号源为晶体管，或是光电开关输出类型时，在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高，若漏电流干扰超过一定值，就形成了误信号。同样，当输出元件为VTH（双向晶体闸管）或是晶体管输出，而外部负载又很小时，会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流，引起微小电流负载的误动，导致输入与输出信号的错误，给设备和人身造成不良后果。 解决上述问题的方法是在这类输入、输出端并联旁路电阻，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。 还有一种方法是在PLC输入端加RC滤波环节，利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰；在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器，减小漏电流的干扰。 |
| 1、源型和漏型，一般针对晶体管型电路而言，可以直接理解为IO电路向外提供/流出电流（源或称为source）或吸收/流入电流（漏或称为sink）。对于DO来说，一般PNP型晶体管输出为源型，输出模块内部已经接好电源，电流通过DO向外流出，不需要外接任何电源DO就可以直接驱动继电器。西门子300/400系列或欧系plc惯于使用这类输出。日系、台系和西门子200系列和大部分国产PLC一般采用漏型DO，即NPN型，需要外部接线上拉至24V电源，电流从外部继电器等流向输出模块。 2、对于DI来讲，道理是一样的，即判断电流是流出DI端子还是流入，来区分是源型还是漏型。一般来讲，DI的公共COM端接24V，输入0V有效，电流流向是从DI流出，此为源型。而COM接0V，24V有效，此时电流流入DI，此为漏型。需要注意的是，一些日系的PLC（如三X），对DI输入部分的理解，为“可以接入的输出类型”。具体为：如果DI可以接入源型DO，此时该DI称为“源型输入”，称为“漏型输入”。源型与漏型的DIDO，如果配对组合，可以直接接线使用。即DI（源）——DO（漏），或者DI（漏）——DO（源）。如果同性质的DI、DO互联，一般需要增加上拉电阻等反极性措施。 西门子分源型(PNP)或漏型(NPN) 1、漏型逻辑：当信号输入端子流出电流时，信号变为ON，为漏型逻辑。 2、源型逻辑：当信号输入端子流入电流时，信号变为ON，为源型逻辑。 当信号端子发出“ON”信号时，如果此时其电压为低电平（0V），则为漏型逻辑； 当信号端子发出“ON”信号时，如果此时其电压为高电平（PLC、变频器等一般为24V），则为源型逻辑。 源型输入就是高电平有效，意思是电流从输入点流入，漏型输入是低电平有效，意思是电流从输入点流出。 三菱现在的FX3U是可以选择源型和漏型 1、源型（source），电流是从端子流出来的，具PNP晶体管输出特性；漏型（sink），电流是从端子流进去的，具NPN晶体管输出特性。 2、s7-200plc既可接漏型，也可接源型，而300plc一般是源型，欧美一般是源型，输入一般用pnp的开关，高电平输入。而日韩好用漏型，一般使用npn型的开关也就是低电平输入。 3、源型输出是指输出的是直流正极，漏型输出是指输出的是直流负极。西门子plc输出，既有源型又有漏型输出，但一般是源型。 4、三菱plc，输入既有源型又有漏型，但多为漏型。漏型输入对应接的接近开关是NPN型PLC。 |
| 接地的目的通常有两个，其一是为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是plc控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 系统接地方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属于高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。 集中布置的PLC系统适合并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，将接地母线直接连接接地极。 接地线采用截面积大于22mm²的铜导线，总母线使用截面积大于60mm²的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极好埋在距建筑物10～15m远处，PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。 信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。 |