該現(xiàn)場使用的是西門子的s7300的plc,該項目運行了一年多, -直有問題,但最近出現(xiàn)問題比
較頻繁,現(xiàn)象是每天從cpu第一-次上電運行,大概30分鐘后,開始出現(xiàn)停機的情況,停機時sf、
stop燈亮。此時只能通過手動復(fù)位,cpu才能恢復(fù)運行。而之后,該現(xiàn)象將隨時出現(xiàn),并且越來
越頻繁,甚至有時幾乎每個程序周期都會停機,因此嚴(yán)重影響了用戶的生產(chǎn)。
我們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場采用的是西門子s7 314c-2pn/dp 的cpu,在運行過程中會出現(xiàn)系統(tǒng)故障,但能夠自動消失
之后,我們觀察了故障出現(xiàn)的情況,發(fā)現(xiàn)該故障的出現(xiàn)是有規(guī)律的:當(dāng)q5.4動作時,該sf燈會亮,當(dāng)q3.4動作時,該sf燈消失。
因此,我們懷疑是程序出現(xiàn)問題。通過讀取在線診斷信息,發(fā)現(xiàn)cpu報bcd碼轉(zhuǎn)換故障
經(jīng)過與編程人員的交流,發(fā)現(xiàn)是上位機的某時間參數(shù)設(shè)定超限。該參數(shù)設(shè)計設(shè)定值范圍應(yīng)為0~99,但現(xiàn)場設(shè)定為100, 因此程序每次運行至此都會報bcd碼轉(zhuǎn)換故障,并導(dǎo)致sf燈亮,而當(dāng)該部分程序運行結(jié)束后,故障就會消失。
將該值改為0~99 之間的任意值后,sf燈不再點亮,該系統(tǒng)故障不再出現(xiàn)。這是我們在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的第一個故障,但這個故障并沒有導(dǎo)致現(xiàn)場設(shè)備停機。
故障頻發(fā),持續(xù)觀察
之后隨著我們繼續(xù)觀察,大概經(jīng)過了1個小時后,突然出現(xiàn)了一次停機故障?,F(xiàn)象就是cpu停機時,sf燈和stop燈亮,同時5v燈亮
此時,只能將cpu上的撥碼開關(guān)撥至stop位置再重新?lián)芑豶un位置,cpu才可以正常重啟。
我們在線檢查cpu的診斷信息后發(fā)現(xiàn),此時cpu報的是io模板丟失的故障
從診斷信息情況看,應(yīng)該是cpu在瞬間無法識別其模板,導(dǎo)致cpu進入停機狀態(tài)。
由于現(xiàn)場的電氣柜內(nèi)有較多的繼電器和接觸器(圖5),因此我們懷疑是由于這些感性負(fù)載動作時產(chǎn)生的干擾導(dǎo)致了cpu從而導(dǎo)致了停機,因此我們對cpu的電源進行了檢測。
通過波形,可以看到在cpu的24v電源線上,隨著設(shè)備的動作,能夠檢測到有高頻干擾的存在,其中有的信號較強
況是,并沒有任何的plc系統(tǒng)接地線連到該鍍鋅板上,也沒有發(fā)現(xiàn)該鍍鋅板接到外部的“地”(圖5)。
為了減小感性負(fù)載對plc的沖擊,我們將plc的安裝底板與該鍍鋅板相連接,同時將該鍍鋅板連接到外部的金屬結(jié)構(gòu)上
為此,現(xiàn)場進行了一系列的改動和布線、接線工作。但隨后我們發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)接了“地”之后,cpu運行一段時間,依然出現(xiàn)停機現(xiàn)象。
然后我們又檢測了plc系統(tǒng)220v電源線上的干擾情況,果然發(fā)現(xiàn)干擾信號依然存在
由于我們已經(jīng)將系統(tǒng)進行了接地處理,那么該干擾信號是怎么進入到電源的呢?
我們進一步檢測了cpu 的m端與pe之間的電阻,發(fā)現(xiàn)該cpu的m端與pe之間存在電阻值
并且該值在0~6m歐之間跳變。
但314c系列的cpu的24v電源m端與pe端在內(nèi)部應(yīng)該是短接的,因此該電阻值是不應(yīng)該存在的?,F(xiàn)場剛好還有一個同樣類型的cpu,我們對另外一塊cpu進行了檢測了,發(fā)現(xiàn)該cpu的電源m端對pe之間的電阻值為0歐姆。因此,這就意味著,出現(xiàn)停機現(xiàn)象的cpu本身也已經(jīng)存在一些問題。
由于現(xiàn)場出現(xiàn)跳停大概要30分鐘左右,因此我們每次需要觀察到底是什么情況下該cpu會停機都得將近1個小時,而且每次停機的情況都不同,很難發(fā)現(xiàn)規(guī)律。但通過一段時間的觀察,我們發(fā)現(xiàn):當(dāng)設(shè)備的某個關(guān)料閥動作的時候,plc比較容易停機,而且?guī)缀趺看瓮C都是發(fā)生在該關(guān)料閥到位的時刻。而該閥對應(yīng)了一個接觸器,當(dāng)閥體關(guān)到位時,該接觸器會斷開
由于關(guān)料閥動作的同時,其液壓系統(tǒng)電機會啟動,因此,我們懷疑是電機電纜布線不規(guī)范導(dǎo)致其對系統(tǒng)的220v電源電纜產(chǎn)生了干擾,因此我們將該電機電纜從線纜溝里找出來,單獨進行了布線,遠離了供電電源電纜,從而避免了電纜之間的干擾,但隨后我們發(fā)現(xiàn),cpu依然會停機......因此,該干擾不是來自于電機電纜的,應(yīng)該還有別的原因。
刨根問底,找到故障點
為此,我們再次對柜內(nèi)的接觸器動作的時刻的波形進行了檢測。由于該接觸器并沒有配備浪涌吸收回路,因此在接觸器動作的時刻,都會出現(xiàn)脈沖干擾,而且有時干擾脈沖的幅值還非常的高(>20v),但每次的干擾脈沖大小并不相同。是否是這些干擾導(dǎo)致cpu的停機呢?于是我們對該干擾脈沖進行了檢測。通過一段時間的觀察,我們發(fā)現(xiàn):由于柜內(nèi)安裝了較多的接觸器和繼電器,因此從示波器上可以看到很多干擾脈沖,并且幅值也并不相同。由于我們此刻重點關(guān)注的是連接關(guān)斷閥的接觸器,因此我們在每次該接觸器斷開時都會格外注意示波器的屏幕,但我們發(fā)現(xiàn),盡管該接觸器的負(fù)載最大,但并不是每次的干擾幅值都是最高的,而有時屏幕上也會出現(xiàn)一些幅值很高的干擾脈沖,但此時最大的接觸器卻并沒有動作。并且系統(tǒng)停機時,屏幕上并沒有出現(xiàn)很高的干擾脈沖。
這就意味著:柜內(nèi)每個接觸器或者繼電器動作時,都有可能導(dǎo)致cpu停機。但這與我們觀察到的情況似乎有些矛盾,因為我們逐漸發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)確實是在關(guān)斷閥體的時候容易停機,盡管不是每次動作都停機,但每次停機幾乎都是系統(tǒng)的關(guān)料閥動作到位時發(fā)生的。但為什么停機時沒有看到最大的干擾脈沖出現(xiàn)呢?
帶著疑問,我們進行了多次的測試,直到有一次,我們看到cpu停機的時刻,剛好是接觸器斷開的瞬間,同時在示波器上發(fā)現(xiàn)我們也發(fā)現(xiàn)了一個非常大的干擾脈沖
至此,我們終于看到了該斷路器斷開的瞬間,出現(xiàn)了較大的干擾脈沖,導(dǎo)致cpu停機。原來,最終還是這一個接觸器引起了系統(tǒng)停機等等一系列的故障。當(dāng)然,根據(jù)我們建議,現(xiàn)場將該接觸器外面增加吸收回路后,問題得到的解決。
但這里有個問題,就是為何停機時示波器并不是每次都能抓到最大的干擾脈沖?我們的分析,認(rèn)為應(yīng)該是由于設(shè)備動作時,并不見得每次都能產(chǎn)生最大的干擾;另外,系統(tǒng)干擾可能是一個累積的過程,由于之前感性設(shè)備斷開時產(chǎn)生的干擾沒有能及時地釋放掉,因此甚至隨后的一個很小的干擾也會最終導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題。
總結(jié)
通過這個現(xiàn)場出現(xiàn)的問題,我們可以總結(jié)出以下兩點,是現(xiàn)場比較關(guān)鍵的:
1) 自動化現(xiàn)場的接觸器、繼電器等帶感性負(fù)載線圈的設(shè)備必須增加浪涌吸收回路;2) 現(xiàn)場電氣系統(tǒng)必須接地。