关于西门子PLC控制系统工作原理及常见故障应用分析

    胡江

    摘 要:西门子PLC控制系统,主要借助于计算机编程对机械设备实现自动化操控,本身具备一定的稳定性与可靠性。然而,在运用西门子PLC控制系统一段时间后,经常出出现种种故障,影响其工作质量与工作效果。故此,程序人员应该全面掌握西门子PLC控制系统的工作原理,并对其产生的故障加以分析,采取合理的措施使其恢复早最佳的工作状态。

    关键词:西门子;PLC控制系统;工作原理;故障分析

    DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.155

    1 概述西门子PLC基本情况与工作原理

    西门子所研发出的可编程序控制器,当前已经被广泛的应用于我国工业生产、冶金制造等领域中,其中西门子PLC产品的主要种类有:S7-200、S7-300、S7-1200、S7-400、LOGO等。这些产品中,S7系列本身存在一定的特征,例如运行速度较快、高标准化、体积小巧等。与其他种类相比,S7系统产品中的西门子PLC网络通信效果较强,并且具备一定的可靠性,主要组成部分有:S7-200、S7-300、S7-400等。处于不断发展的社会形势下,生产要求不断升级,可编程控制器已经实现了普及化的应用趋势。通常来讲,对可编程控制器进行分类,主要有:控制规模、控制机构、控制性能等。運用西门子PLC控制系统时,基本工作步骤(即扫描周期)为:样本采集输入、执行程序、输出刷新。在进行实际操作时,主要运用CPU对上述流程进行重复操作,以确保西门子PLC控制系统的稳定运行。

    (1)样本采集输入。在采集样本输入的过程中,应该根据科学的顺序采集数据,并将数据存储于I/O映像区中。当样本采集输入以后,便可以开展执行程序等后续工作。当程序运行过程中,假若数据输入状态处于不稳定状态,对于I/O映像区运行状态与输入数据是不会产生任何影响的。

    (2)执行用户程序。在执行用户程序这一步骤中,应该按照自上而下的顺序扫描用户程序。在扫描梯形图的过程中,可从左边的控制线路开始,以左右、上下的顺序来进行扫描。在刷新过程中,可按照运算得到的实际结果来刷新系统RAM存储区的逻辑线圈状态,同时刷新I/O映像区输出线圈对应状态,确定梯形图像的功能是否可以正常应用。

    2 分析西门子PLCS7-2OO出现故障与解决策略

    (1)分析西门子PLC与PLCS7-200内部RS485接口电路。S5系列作为西门子PLC中的一份子,本身具备高可靠性、紧密结构等特征,主要类型有:开关类型、通用型、字处理型。当西门子PLC使用几年的时间后,S5系列PLC将出现一定的故障,如硬件性故障与软件性故障等。通常来说,处理软件故障时,只要借助于PG便可以解决故障,例如由于结构模块化导致硬件出现故障,这时只要将出现故障的模块进行及时更换便可实现快速维修。现阶段,科学更迭迅速,S5系列PLC已经停产淡出市场的视线,占据市场主导地位的是S7系列PLC,这一系统应用可靠性更强,操作更加便捷。在全面分析PLCS7-200常出现故障前,应该对RS485接口电路展开了解,如图1所示。

    在图1中,电路的基本电阻值为10欧,运用R1与R2来表示,其作用在于保证一旦电路发生故障时芯片不会轻易被电流烧坏。电压运用Z1和Z2来表示,最大电流为10A,并且5V电源与24V电源之间并没有采取隔离措施。

    (2)西门子PLCS7-200的故障种类。其一,电阻被烧坏,但是电压或者SN5176保持正常运行状态。因为瞬态干扰电流大,当向两个电阻R1、R2同步桥式整流时,所能承受最大的电流便是10A,但是这时候的流经电阻R1、R2的电流通过计算为:102×10=1000W,直接造成电阻被烧坏的故障。其二,SN5176受到损坏,但是电阻与电压呈现正常工作状态。就电压的运行效率来说,一般静电冲击与瞬态过电压的速度过高,使得静电始终存在。其三,电压与SN5167同时损坏,但是电阻正常运行。由于高电压与低电流带来的干扰较强,导致电压直接受到冲击,然而因电力较小,时间较短,因此电阻并未受到损坏。

    (3)探究解决西门子PLCS7-200故障的几种手段。一般情况下,PLC接口出现故障的原因在于瞬态过电压与静电两种因素。若想解决上述故障,则应该制定合理的解决方案,采取科学的处理措施。其一,针对PLC内部采取的解决方法。1)将5V与24V电源进行隔离,主要借助于隔离DC的方法;2)借助于RS485芯片为应用素材,确保芯片具备过热保护、静电保护等作用;3)选择响应速度较快、承受瞬态功率较大的BL浪涌吸收器,能够有效抗击大电流的强大冲击;4)选择正温度系数自恢复保险PTC为电阻R1、R2。其二,针对PLC外部采取的解决方法:以PC/PPT电缆进行隔离,应该选择质量好且隔离效果好的隔离电缆。借助于隔离总线连接器与PLCRS485口进行联网,并运用RS485隔离器与触摸屏、PLC联网端以及变频器等进行彻底隔离,避免出现无底线环流的现象,保护其他节点。

    3 结束语

    综上所述,当西门子PLC控制系统使用一段时间以后,难免出现各种故障问题,对其安全运行将产生极大的威胁。故此,程序人员应该切实了解并掌握西门子PLC控制系统的工作原理,对其故障加分分析,制定合理的解决方案,消除故障带来的安全隐患,确保西门子PLC控制系统的正常运行。

    参考文献:

    [1]常焘.关于西门子PLC控制系统工作原理及常见故障应用分析[J].山东工业技术,2018(20):155.

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