西門子1500PLC控制系統(tǒng)工作原理及常見故障分析

1、    西門子1500plc控制系統(tǒng)工作原理及常見故障分析    鄭超 張仁勇 夏同行 姚睿摘 要：伴隨社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速化發(fā)展，以及工業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，可編程控制器（plc）在多領(lǐng)域、多行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文以西門子1500plc控制系統(tǒng)為研究對象，首先簡要分析了plc控制系統(tǒng)及西門子1500plc控制系統(tǒng)的基本工作原理，探討了容易對plc控制系統(tǒng)造成影響的因素，最后指出了系統(tǒng)在實際運行中經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障，探討了其具體措施，望能為此領(lǐng)域研究有所幫助。關(guān)鍵詞：1500plc控制系統(tǒng);西門子;工作原理;故障：tp273 ：a ：1671-

2、2064（2020）08-0117-02可編程控制器（plc）不僅是一種比較實用且高效的工業(yè)控制計算機(jī)軟件系統(tǒng)，而且還能現(xiàn)階段整個工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中一種比較常用且優(yōu)質(zhì)的數(shù)字運算操作電子裝置。針對西門子1500plc控制系統(tǒng)而言，其實為一種在各種技術(shù)（比如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信號處理技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等）持續(xù)發(fā)展框架下而形成的plc控制系統(tǒng)，其在具體的工作原理上，與傳統(tǒng)的plc控制原理基本相當(dāng)，主要作用就是能夠比較高效且全面的處理數(shù)據(jù)信息，以及內(nèi)部有比較豐富的資源內(nèi)容，但其自身也存在一些技術(shù)層面的不足，因而在運行過程中，容易出現(xiàn)各種故障。因此，做好其故障的分析與解決工作，尤為必要。本文就此探討如下。1 plc控制

3、系統(tǒng)分析針對plc控制系統(tǒng)來講，其實為一種以計算機(jī)為基礎(chǔ)的開發(fā)出來的可編程邏輯控制器，選用的是比較先進(jìn)的一類可編程存儲器，設(shè)置于計算機(jī)當(dāng)中;借助計算機(jī)進(jìn)行各項操作運算，以及將各種指令發(fā)送給用戶、順序控制等，而且還能根據(jù)現(xiàn)實需要，借助模擬或者數(shù)字實現(xiàn)對各種生產(chǎn)過程程序的輸入、輸出，可以理解為在整個工業(yè)生產(chǎn)體系中，plc控制系統(tǒng)處于核心地位?，F(xiàn)階段，伴隨plc控制系統(tǒng)在功能層面上的越發(fā)豐富與優(yōu)化，在工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)了許多新型的可編輯邏輯控制器，而西門子1500plc控制系統(tǒng)便為其一，其在具體的硬件結(jié)構(gòu)上，不僅設(shè)置有輸入輸出回路、程序輸入裝置，而且還設(shè)有存儲器、電源、中央處理單元等。但需要強調(diào)的是，西

4、門子1500plc控制系統(tǒng)有著比較高的性價比，在許多功能上，均有著明顯優(yōu)勢，所以，其已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)架構(gòu)當(dāng)中的一類實用程度高的控制系統(tǒng)1。依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域及現(xiàn)實應(yīng)用情況方面的差異，可將其劃分為如下部分：其一，開關(guān)量的邏輯控制。也就是以自動化流水線為對象，分別實施邏輯控制與順序控制。其二，模擬量控制，主要對整個工業(yè)生產(chǎn)架構(gòu)當(dāng)中的那些處于連續(xù)變化狀態(tài)的模擬量，實施可編程控制，以此達(dá)到數(shù)字量與模擬量之間的隨機(jī)性或者規(guī)律性轉(zhuǎn)換。其三，運動控制。即為控制工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的直線運動、圓周運動等，剛被開發(fā)出來的plc便借助i/o模塊，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)與位置傳感器相連接，且共同發(fā)揮效能;此外，針對新型開發(fā)出來的plc控

5、制系統(tǒng)而言，其大多設(shè)置有專用型的運動控制模塊2。其四，過程控制。在實際生產(chǎn)中，無論是壓力、流量，還是溫度等，均能達(dá)成動態(tài)變化，而且時期不同，與之相對應(yīng)的變化量會存在差異，所以需要求plc控制系統(tǒng)能進(jìn)行控制算法程序的編制，以此來更好的控制整個生產(chǎn)過程。其五，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當(dāng)前，比較常用的plc控制系統(tǒng)需具備數(shù)學(xué)運算功能，這樣系統(tǒng)便可以比較高效的完成諸如查詢、傳送、收集及轉(zhuǎn)換等功能。其六，通信及聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在整個工業(yè)自動化生產(chǎn)架構(gòu)當(dāng)中，需實現(xiàn)plc控制系統(tǒng)與其它設(shè)備間的實時通信，這樣才能更加高效的完成生產(chǎn)3。2西門子1500plc的基本工作原理分析針對此控制系統(tǒng)而言，其在具體的工作原理上，與傳統(tǒng)的p

6、lc控制器大致相當(dāng)。需要經(jīng)過如下階段：（1）輸入采樣階段。針對西門子1500plc系統(tǒng)當(dāng)中的掃描系統(tǒng)而言，其能夠?qū)θ繑?shù)據(jù)狀態(tài)的輸入進(jìn)行有效控制，并且還能把它們均儲存于專門的i/o映像區(qū)當(dāng)中，當(dāng)完成采集之后，其它單元當(dāng)中的輸出數(shù)據(jù)與狀態(tài)均會發(fā)生改變，而對于儲存于i/o映像區(qū)當(dāng)中的數(shù)據(jù)來講，仍然能夠保持最初的數(shù)據(jù)狀態(tài)。在輸入采集這一階段當(dāng)中，若所輸入的信號是比較典型的脈沖信號，那么便需要對脈沖信號的寬度施加有效控制，使其始終處于一個掃描周期當(dāng)中，如此一來，才能從根本上確保控制系統(tǒng)對其進(jìn)行全方位的掃描4。（2）用戶程序執(zhí)行階段。針對用戶程序執(zhí)行來講，其在具體的順序上，主要秉持著從上向下的順序，以此

7、對梯形圖當(dāng)中的用戶程序?qū)嵤呙?另外，還需要指出的是，掃描梯形圖當(dāng)中的用戶程序的順序為從左向右以及從上向下的運動路線，掃描之后，便可依據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，開展有目的性的邏輯運算，依據(jù)最終的運算結(jié)果，便能在隨機(jī)存儲器（ram）當(dāng)中，更新與之相對應(yīng)位置的當(dāng)前狀態(tài);此外，針對i/o映像區(qū)當(dāng)中的對應(yīng)位，同樣能夠進(jìn)行刷新管理;在此階段內(nèi)，只有邏輯線圈被刷新，其在下一個掃描區(qū)上的程序，方能真正起作用，這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)以一種流程化的方式來控制工業(yè)生產(chǎn)的目的5。（3）輸出刷新階段。對于此階段而言，實為整個plc控制系統(tǒng)當(dāng)中的輸出階段，當(dāng)真正意義上完成用戶掃描程序，那么針對此時的西門子1500plc控制器而言，便會保

8、持在一種輸出刷新階段;需要指出的是，如果在此階段，僅有cpu才能對i/o映像區(qū)當(dāng)中的狀態(tài)刷新數(shù)據(jù)等的輸出進(jìn)行鎖存，而且借助與之相對應(yīng)的輸出電路，來對外設(shè)進(jìn)行驅(qū)動，最終達(dá)到管理輸出的目的。針對西門子1500plc控制系統(tǒng)而言，其在實際運行中，主要有如下典型特點：在其內(nèi)部集成了故障安全功能、工業(yè)信息安全與運動控制，其中央處理單元（cpu）模塊功能能夠向用戶提供充足的各類資源;而在硬件上，1500plcplc有著非?？斓奶幚硭俣?，而且還有著比較強的聯(lián)網(wǎng)能力，以及比較高的診斷能力與安全性，因而除了能大幅節(jié)省成本之外，還有助于生產(chǎn)效率的提高，操作簡便。此外，還需要強調(diào)的是，西門子1500plc控制系統(tǒng)無

9、論是在組態(tài)上，還是在編程效率上，均比較高，能為信息查看與采集提供切實方便。3對西門子1500plc控制系統(tǒng)造成影響的因素針對西門子1500plc控制系統(tǒng)而言，其主要由兩部分組成，其一為生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備，其二是plc，對于plc來講，其主要包含擴(kuò)展機(jī)箱、主機(jī)箱、中央處理器及網(wǎng)絡(luò)與外界部分等;而對于生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備來分析，其主要由儀表、接線盒、各種開關(guān)、極限位置、繼電器、電源線、地線等組成。它們當(dāng)中無論是哪個方面發(fā)生故障，均會對系統(tǒng)的正常工作造成影響，所以，對那些影響系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的因素進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)生故障時，有助于準(zhǔn)確找出故障，因而能為故障解決提供依據(jù)與參考。4西門子1500plc的常見故障及對策分

10、析（1）顯示器上顯示的是“”，也就是難以將數(shù)據(jù)正常顯示出來，也難以到底使哪種情況所造成的故障。進(jìn)行如下故障分析：控制器所對應(yīng)的操作面板顯示的是“”，提示控制器在具體的電源部分上，處于正常運作狀態(tài)，因此，可以分別將電池、電源等方面的故障情況給排除掉;另外，操作面板能夠顯示，但是所顯示的內(nèi)容并不是正確的數(shù)據(jù)，所以，可能發(fā)生故障的地方是主控制板、操作面板、插件或者是i/o接口板等。針對西門子1500plc控制器來講，由于其在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，所采用的是各部位均處于獨立狀態(tài)的模塊，所以當(dāng)發(fā)生異?；虺霈F(xiàn)故障時，可以對各模塊單元進(jìn)行一個一個的排查，并且采用比較好的單元模塊，將那些已經(jīng)發(fā)生故障的單元模塊給替

11、換掉。（2）受外部環(huán)境因素所造成的故障。對于西門子1500plc控制系統(tǒng)來分析，當(dāng)受到外部的電磁干擾時，百年容易發(fā)生故障，其中，最為常見的便是電源模塊故障。需要說明的是，在一個比較完整的plc控制器電源模塊當(dāng)中，通常會設(shè)置有若干指示燈，比如24vdc、ac等，如果電源的工作維持正常狀態(tài)，那么指示燈的顏色為綠色，其中任何一個燈顯示為故障，那么便會對西門子1500plc控制器的正常工作造成較大影響。比如ac燈，其所代表的是控制器所對應(yīng)的交流總電源，如果此燈顯示為故障，提示整個plc控制系統(tǒng)在各項工作電源上，均發(fā)生了故障，對此，便需要對plc控制器電源中的保險絲熔斷與否進(jìn)行查看，如果發(fā)生熔斷，那么提

12、示電源發(fā)生了故障，需對電源線路進(jìn)行更換。（3）i/o模塊常見故障。針對西門子1500plc控制系統(tǒng)而言，與之相對應(yīng)的輸入輸出模塊的發(fā)光二極管，如果出現(xiàn)不指示的情況，提示i/o模塊存在故障，如果對整個模塊進(jìn)行更換，那么并不劃算，有著比較差的經(jīng)濟(jì)性與實際效益性，因此，可以對其中的某個點的損壞部件進(jìn)行替換，而且還能根據(jù)現(xiàn)實需要，在對plc控制器實施斷電的前提下，對輸入模塊或者輸出模塊當(dāng)中的點位置進(jìn)行更換。（4）cpu模塊故障。針對cpu模塊而言，其中不僅有通信接口，而且還設(shè)置有運行開關(guān)、eprom插槽等，容易發(fā)生故障的位置比較多，所以，需要將plc控制器與電源相連接，并且在停止運行的狀態(tài)下，撥動開關(guān)

13、，使之處于run狀態(tài)，然后對指示燈的顯示情況進(jìn)行細(xì)致觀察，如果在斷電復(fù)位操作后，故障仍然存在，那么需要檢查通信接口板正常與否。5結(jié)語綜上，在整個工業(yè)自動化控制體系當(dāng)中，plc控制系統(tǒng)為其不可分割的重要構(gòu)成，伴隨信息技術(shù)的日漸成熟，以及工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，西門子1500plc控制系統(tǒng)憑借自身優(yōu)勢，尤其是在控制能力、性價比等方面的不斷提升，成為了當(dāng)前社會中比較常用的系統(tǒng)類型。但是在長期使用過程中，其cpu、硬件等容易發(fā)生故障，因此，需要采取可行措施，找出故障，并將之有效解決掉，保證系統(tǒng)的正常、高效運轉(zhuǎn)。參考文獻(xiàn)1 羅志海，楊潤澤，尹曉春.基于plc控制系統(tǒng)設(shè)計的工程應(yīng)用j.新技術(shù)新工藝，2017（2）：33-35.2 郭暉，張曉東，張勝.西門子plcs7-200