关于西门子S7系列PLC系统常见故障的诊断

关于西门子S7系列PLC系统常见故障的诊断

张玲钟有松

四川省达州钢铁集团有限责任公司  四川  达州   635000

摘要：西门子PLC作为工控行业的主流控制器，有着显著的优点：体积小、运行速度快、通讯能力强、可靠性高、功能强大、编程灵活、通用性强等。但是再优秀的设备在实际应用中都会出现故障，当西门子PLC系统出现故障后，要想快速处理掉故障让其恢复正常运行就得有足够的理论基础和实践经验才行。下面以S7-300/400系列PLC的常见网络故障和硬件故障展开论述。

关键字：西门子 PLC 通讯   模块   中断   S7-300/400

一、S7-300/400系统常见网络故障的查处

西门子PLC在工业网络应用中最常见的通讯方式就是Profibus和PROFINET，在编写程序时一般都会调用OB73、OB87中断，其目的是在系统发生通讯故障后不导致CPU停机，避免事故的扩大。下面就以Profibus-DP和PLC与上位机之间的PROFINET发生的通讯故障为例进行讨论。

（一）Profibus-DP通讯故障的查处

Profibus-DP通讯方式一般应用与西门子PLC与电气传动装置和远程站的通讯。

当传动系统与PLC之间发生DP通讯故障时的状态一般为传动装置直接跳闸并报通讯故障、PLC系统的CPU通讯故障灯会点亮，此时可以通过系统诊断信息快速定位出现故障的设备地址然后进一步查找故障原因。当然，如果在OB中断组织块中编写了故障诊断程序将让我们的故障定位事半功倍。DP网出现故障的主要原因为：DP插头故障、DP网线破损、干扰等。

DP网插头出现故障可能是因为插头本身损坏或者插头内接线松动造成。当PLC系统下挂的传动装置不只一台时查处此类故障就需要采用二分倒查法进行快速查找故障原因，二分倒查法就是从网路中间往PLC或网络终端方向逐步倒拨终端电阻开关，然后通过硬件组态监控网络的状态是否恢复正常，以此类推直到查到故障点。

网线破损的查找方法也可以借助二分倒查法判断出网线破损的线路段，进而再查找破损点。

干扰导致的网络故障是最棘手的事，要想彻底解决干扰对网络的影响是很难的，特别是干扰源的查找更不容易。干扰造成的网络故障处理首先要对接地系统进行检查，必须保证各接地系统符合要求、各接地点接触可靠。如果实在查找不出干扰源或接地系统也查不出异常，那么可以在保证PLC系统满足控制相应要求的情况下适当降低DP网通讯的波特率来提高网络的抗干扰性能，以避免系统的停机跳闸，此方法往往可以收到很好的效果。

（二）PROFINET通讯故障的查处

西门子PROFINET通讯方式主要应用于PLC与PLC之间、PLC与上位机之间、PLC与人机界面之间等设备的通讯。PROFINET通讯是基于以太网协议的通讯方式，查处方法类似，下面主要以PLC与上位机之间的通讯故障为论述点展开讨论。

上位机的作用往往都是作为人机界面和工程师站的角色存在，工程师站的主要作用就是上传下载程序，当网络出现故障后会导致程序下载不完整造成设备事故的严重后果。

查处PROFINET网络故障最直接的手段就是用“ping”命令检测与之相连的设备之间的数据包收发情况，正常情况下数据收发的时间是稳定的、数据包是连续的，否则网络就有故障。“ping”命令的使用为：在Windows的运行中输入cmd命令后回车，在cmd命令输入框中输入“ping ip -t”回车就可以循环监视网络数据刷新时间和数据包接受情况。

PROFINET网络的诊断还可以通过中断方式对相关设备编写网络诊断程序以提高网络网络故障的处理效率。

二、S7-300/400系统常见硬件故障的查处

西门子PLC系统的硬件架构模式一般都是中央处理器+远程站，中央处理器的安装环境一般比较好，发生故障的频率相对较低；而远程站因为环境的影响出现故障的机率相对较高。中央处理器的故障多为存储卡损坏，远程站主要以I/O模块损坏为主，下面就针对这两方面进行论述。

（一）中央处理器存储卡损坏的处理方法

中央处理器的MMC存储卡损害后的处理方式一般有两种：一种就是直接更换，另外一种就是采用专用的读卡器将存储卡格式化后重新灌写系统数据。一般建议直接更换存储卡，因为修复的存储卡不能保证其使用时间。存储卡的损坏主要是因为不当的操作或意外情况造成的，比如：带电拔插、下载程序过程中突然断电、静电损伤等。对于不熟悉西门子PLC的工程师来说MMC卡的更换也不是件容易得事。在更换该卡后往往会遇到上位机和PLC之间无法建立通讯连接，导致程序不能下载。造成这种问题的关键是在下载程序时选择的通讯方式不当造成的，对于带PN接口的CPU可以直接通过以太网或者MPI网进行下载，在采用以太网下载时一定要确认CPU默认的IP地址和MAC地址；对于不带PN接口的CPU在下载程序时首推MPI或DP网的方式进行，不建议采用以太网。

（二）远程站I/O

模块损坏的处理

远程站模块损坏故障在PLC系统中属于最常见的硬件故障，不论是数字量模块还是模拟量模块损坏的处理方法都基本一样。I/O模块损坏后很多时候是可以通过STEP7进行诊断的，但是也有无法诊断的情况，这时就需要采用排除法进行处理。模块损坏后在软件中首先反应出来的就是数据中断：数字量信号无变化，模拟量信号不更新。

西门子PLC系统的远程站模块之间采用背板通讯方式进行数据传输，当安装到前面的模块出现故障后可能会导致后面的所有模块都丢失数据，这时一般系统会报SF故障或BUS故障，但是模块本身有时不会显示故障，此时就需要采用排除法进行故障排查。如果该远程站带的模块不是很多可以从第一块I/O模块开始往后依次代换或拆除，若拆除需要更新组态；如果模块多就可以采用二分法进行排查，即从中间开始往后代换或拆除。

三、总结

PLC是工业中很成熟的控制器，故障的种类也很多，PLC本身是不容易发生故障的，诱发其出现故障的主要原因还是因为外部原因造成的， PLC运行过程中出现故障的常见原因主要有：外围元器件故障导致模块损坏、电源和信号线接触不良导致模块烧损、外界干扰或接地不良导致故障发生、程序编写不当造成的系统故障等。

总之，要想能快速处理PLC系统的故障就要不断学习其工作原理和积累实践经验。

参考文献：

S7-300/400 PLC应用技术            廖常初主编

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