西门子6ES7331-7KF02-0AB0接线图形

　可编程逻辑控制器(PLC)是用于工业现场的前端自动化技术基础装备，可以直接在大多数工业环境中使用。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当时，就会造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出。笔者在机电维修行业工作二十多年。接触过各种各样的现场干扰问题。笔者将PLC应用中遇到的问题及解决办法作一系统阐述。希望对读者有所帮助。
    PLC控制系统的可靠性一直是机电行业和自动化生产线所关注的焦点，因为它直接影响企业的生产安全和经济效益，而系统的抗干扰能力则是保证系统可靠运行的重要指标之一。影响PLC控制系统的干扰源．大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射，磁场改变产生电流，电磁高速变化产生电磁波。在实际工作中，为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中．硬件抗干扰是基本和重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和消除干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。
1．来自电源的干扰电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的可靠性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。
    例如：我区某钢铁有限公司4台加热炉的PLC系统的电源原先均来自电网供电。由于该地区属能源重化工基地，电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应出电压和电流。特别是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路瞬态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。虽然PLC电源采用隔离电源。但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。
    根据实际工作中的经验分析，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。例如，其中两台蓄热式加热炉在以前运行中，经常无规律性出现故障，整个眦系统无法正常运行。故障时12PU模块上指示内部故障的LED显示“INTF”(用户程序错误)、指示外部故障的LED显示“EXTF”(I/O模板的故障)，经常报警，我们从PLC程序开始到I/O模板逐一排查，均未查出问题，但将PLC重启后故障消除。如此重复数次后。怀疑是电源引入的干扰造成PLC控制系统故障，所以我们改用在线式不间断供电电源(UPS)为PLC供电，经改造后，运行将近两年，PLC不再频繁报警。
    电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源、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。此外，普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，也容易使PLC接收到错误信息。
2．来自信号线的干扰此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰．即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
    由信号引入干扰会引起：I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。控制系统因信号引入干扰造成I／O模件损坏数相当严重．由此引起系统故障的情况也很多。
    例如：某轧钢厂蓄热式加热炉的自动出钢系统．由于出钢机、炉门的电机电源线与PLC控制回路的PROFIBUS信号线的距离偏近，出钢机启停过程中产生电磁辐射，控制回路的信号线受电磁辐射感应的干扰，致使自动出钢系统时常在出钢时工作异常：出钢机前进过程中，炉门突然下降，使炉门与出钢托杆相撞，将炉门撞坏。后经改造，使控制回路的信号线远离强电电源．才得以控制。
(注：PROFIBUS是一种工业现场总线．它取代了以往的点对点式的I／O连接方式．只用一根PROFIBUS电缆和标准的。PROFIBUS插头就可以完成连接的过程。本例中的PROFIBUS电缆的作用是连接控制室PLC与现场PLC)。为了减少动力电缆辐射电磁干扰，我们将PROFIBUS电缆远离动力电缆，动力电缆走地下电缆沟，PROFIBUS电缆走架空线路。而对于其他信号电缆，不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设。避免同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号。避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。www.dqjsw.com.cn
3．来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
    例如：某钢铁厂蓄热式加热炉在大修施工期间，某电工将PLC系统的系统地、屏蔽地、保护地接到一起，调试过程中，整个炉子的控制系统极不稳定，如时常接收到误信号(PLC接收到引风机、循环水泵、给水泵等掉电信号，而实际上以上设备均正常运行)，使炉子连锁紧急停炉，严重威胁到生产的正常运行。后将PLC系统的系统地、屏蔽地、保护地独立接地，才避免了此类事故的发生。
    PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端a、b都接地．就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态，如雷击时，地线电流将增大。
    此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布。
    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。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。
    使用的隔离变压器，其屏蔽层也要良好接地。次级连接线要使用双绞线(减少电线间的干扰1，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的地线；次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。
    而对于PROFIBUS电缆，由于干扰电流和电磁干扰是通过PROFIBUS电缆的屏蔽泄放到地的。因此，屏蔽到地的低阻抗十分重要。电缆屏蔽通常是两端接地。特别在高频干扰情况下，用这种方法可以很好的抑制干扰。在大范围分散系统的各个总线之间存在电位差且不能实现等电位屏蔽接地时，就在一端将电缆屏蔽接地以避免在PROFIBUS电缆屏蔽中产生等电位屏蔽接地电流。因为在电缆屏蔽中有电缆均衡电流流过，会大大的降低屏蔽的效率。
    接地时注意：接地线应尽量粗．一般用大于2平方毫米的铜芯线接地；接地点应尽量靠近PLC控制器。接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线。不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。
    PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，不仅涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境，而且温度、湿度、震动、冲击等对PLC都会产生很大的影响，因此，在应用中，找出问题所在，知道现场干扰的源头，综合考虑各方面的因素。才能解决、合理有效地抑制干扰，使PLC控制系统正常工作。例如，在选择国外进口产品时要注意：我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大；工业企业现场的电磁干扰要比欧美地区高4倍以上．对系统抗干扰性能要求更高。在国外能正常工作的控制系统产品在国内工作就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准(GB／T13926)合理选择假若您拥有原始程式，您只要将PLC记忆体全部消除即可。清除方法如下：
1.若您使用掌上型程式书写器
    当书写器与PLC连接后选择ONLINE模态，按GO鍵，银幕会要求您打入密码，此时请您按SP鍵8次，再按 GO鍵 3次，如此一來，您的PLC就恢复到出厂时的状态，您只要再将原始程式打入PLC 即可。
2.若您使用FXN,DOS版V2.0以上版本软件
   于MODE视窗中按7，5，3，再于出现的画面中选项，以上、下键选择 ＂MEMORY ALL bbbbb＂再按＂Enter＂鍵 ，如此，PLC內部记忆体将全部被清除。使用者再将原始程序写入PLC內即可。
3.若您使用FXN bbbbbbs版V1.0以上版本软件
   首先将原始程序显示余荧屏上，将PLC置于STOP状态，再于画面上功能功能选择列中选PLC，再选PLC memory bbbbb…，跳出新画面后，将三项选项全部选定，再按＂Enter＂键，画面将出现＂确定＂及＂取消＂两选择让 您做決定，此时，选＂确定＂，后按＂Enter＂键!该画面若消失了，亦表示该PLC已回复到出厂时的状态，您可以重新 写入程序了。

由于PLC设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，迅速找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 动作需要许多时间。

查找故障的设备

SR PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为核心的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器。

基本的查找故障顺序

提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。

1、PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就更换CPU框架。

2、PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

3、RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

4、BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要更换框架。

一般查找故障步骤

其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的好工具就是 您的感觉和经验。首先，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，鼓轮控制器等）。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则更换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要更换， 那么，在您更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二极管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要更换I/O装置，现场接线或电源；否则，要更换输入模块。

4、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二和第三步检查该输入点，如是线川，就按第四步和第五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

5、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要更换CPU模块。

6、如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

组件的更换

下面是更换SR-211PC系统的步骤

一、更换框架

1、切断AC电源 ；如装有编程器，拔掉编程器 。
2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。
3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。
4、如果CPU框架，拔除CPU组件和填充模块。将它放在安全的地方，以便以后重新安装。
5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。
6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。
7、将新的框架 从顶部螺丝上套进去，
8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。
9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。
如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。
10、插入卸下的CPU和填充模块。
11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。
12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。

二、CPU模块的更换

1、切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。
2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。
3、把模快从槽中垂直拔出。
4、如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。
5、首先将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。
6、轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准顶部导槽。
7、把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。
8、重新插上编程器，并通电。
9、在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。

三、I/O模块的更换

1、切断框架和I/O系统的电源。
2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。
3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。
4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。
5、垂直向上拔出I/O模块。