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西门子6SL3220-3YD42 0CB0
上海朕锌电气电气设备有限公司
SIEMENS西门子这次我们来到了另外一个现场。
该现场使用的是西门子的S7 300 的PLC,该项目运行了一年多,一直有问题,但较近出现问题比较频繁,现象是每天从CPU**次上电运行,大概30分钟后,开始出现停机的情况,停机时 SF、STOP灯亮。此时只能通过手动复位,CPU才能恢复运行。而之后,该现象将随时出现,并且越来越频繁,甚至有时几乎每个程序周期都会停机,因此严重影响了用户的生产。
根据故障情况,我们初步怀疑是现场存在电磁干扰。因此我们奔赴现场对问题进行处理。
到现场后,我们首先观察PLC运行的情况。
我们发现,现场采用的是西门子S7 314C-2PN/DP 的CPU,在运行过程中会出现系统故障,但能够自动消失(图1)。
图1 PLC报系统故障
之后,我们观察了故障出现的情况,发现该故障的出现是有规律的:当Q5.4动作时,该SF灯会亮,当Q3.4动作时,该SF灯消失。
因此,我们怀疑是程序出现问题。通过读取在线诊断信息,发现CPU报BCD码转换故障(图2)。
图2 CPU在线诊断信息报BCD码转换故障
经过与编程人员的交流,发现是上位机的某时间参数设定**限。该参数设计设定值范围应为0~99,但现场设定为100, 因此程序每次运行至此都会报BCD码转换故障,并导致SF灯亮,而当该部分程序运行结束后,故障就会消失。
将该值改为0~99 之间的任意值后,SF灯不再点亮,该系统故障不再出现。这是我们在现场发现的**个故障,但这个故障并没有导致现场设备停机。
之后随着我们继续观察,大概经过了1个小时后,突然出现了一次停机故障。现象就是CPU停机时,SF灯和STOP灯亮,同时5V灯亮(图3)。
图3 CPU停机
此时,只能将CPU上的拨码开关拨至STOP位置再重新拨回RUN位置,CPU才可以正常重启。
我们在线检查CPU的诊断信息后发现,此时CPU报的是IO模板丢失的故障(图4)。
图4 在线诊断信息
从诊断信息情况看,应该是CPU在瞬间无法识别其模板,导致CPU进入停机状态。
由于现场的电气柜内有较多的继电器和接触器(图5),因此我们怀疑是由于这些感性负载动作时产生的干扰导致了CPU从而导致了停机,因此我们对CPU的电源进行了检测。
图5 柜内安装了继电器和接触器
通过波形,可以看到在CPU的24V电源线上,随着设备的动作,能够检测到有高频干扰的存在,其中有的信号较强(图6)。
图6 在24V电源线上检测到的共模干扰
同时,在柜内,我们发现了一块镀锌板(图5)。我们估计该镀锌板是用于系统接地的,但实际情况是,并没有任何的PLC系统接地线连到该镀锌板上,也没有发现该镀锌板接到外部的“地”(图5)。
为了减小感性负载对PLC的冲击,我们将PLC的安装底板与该镀锌板相连接,同时将该镀锌板连接到外部的金属结构上(图6)。
图6 PLC 做了接地处理
为此,现场进行了一系列的改动和布线、接线工作。但随后我们发现,系统接了“地”之后,CPU运行一段时间,依然出现停机现象。
然后我们又检测了PLC系统220V电源线上的干扰情况,果然发现干扰信号依然存在(图7)。
图7 PLC 220V电源线上的干扰
由于我们已经将系统进行了接地处理,那么该干扰信号是怎么进入到电源的呢?
我们进一步检测了CPU 的M端与PE之间的电阻,发现该CPU的M端与PE之间存在电阻值(图8)。并且该值在0~6M欧之间跳变。
图8 检测CPU的M与PE之间存在电阻
但314C系列的CPU的24V电源M端与PE端在内部应该是短接的,因此该电阻值是不应该存在的。现场刚好还有一个同样类型的CPU,我们对另外一块CPU进行了检测了,发现该CPU的电源M端对PE之间的电阻值为0欧姆。因此,这就意味着,出现停机现象的CPU本身也已经存在一些问题。
由于现场出现跳停大概要30分钟左右,因此我们每次需要观察到底是什么情况下该CPU会停机都得将近1个小时,而且每次停机的情况都不同,很难发现规律。但通过一段时间的观察,我们发现:当设备的某个关料阀动作的时候,PLC比较容易停机,而且几乎每次停机都是发生在该关料阀到位的时刻。而该阀对应了一个接触器,当阀体关到位时,该接触器会断开(图9)。