西門子CPU模塊6ES7321-1CH00-0AA0原裝正品

 
SIEMENS潯之漫智控技術（上海）有限公司
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 PLC實質(zhì)于進行工業(yè)控制的計算機,在微型計算機技術支撐下的工業(yè)裝置功能拓展了其邏輯控制范圍,因此得以在工業(yè)自動化控制中廣泛應用。 隨著PLC技術的日漸成熟和研制PLC系列產(chǎn)品的國家越來越多,PLC產(chǎn)品逐漸在性能上實現(xiàn)了高傳輸質(zhì)量、快速率和穩(wěn)定寬帶,且相比傳統(tǒng)組網(wǎng)技術而顯現(xiàn)出了低成本優(yōu)勢,成為了當前工業(yè)自動化控制領域的為重要應用控制系統(tǒng)之一。PLC系列產(chǎn)品研制開發(fā)的國家主要集中在德國和日本,其中尤以德國西門子公司研制開發(fā)的PLC S7系列產(chǎn)品因其在備制造業(yè)中得到應用,然而其存在的故障也具有普遍性。本文在此從分析S7-400產(chǎn)品特點出發(fā),以該產(chǎn)品在化工工業(yè)領域應用為例分析了產(chǎn)品存在的故障,提出了解決措施,具有一定的參考價值。

     1  S7-400基本設計綜述
     S7-400自動化控制系統(tǒng)采用模塊化設計,具備的*的模板擴展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合?；鞠到y(tǒng)包括了電源模板、中央處理器、各種信號模板 功能模板、接口模板和SIMATICS5模板。這些不同的模塊的組合借助信號總線來連接,利用機架來固定模塊。此外,S7-400還提供多種級別的CPU模塊和種類齊全的通用模塊。由于S7-400是按照冗余方式進行設計的,中央功能也總是冗余配置,開關(O/I )模塊可以使常規(guī)配置、切換型配置或冗余配置。而雙通道I/O模塊容錯冗余配置允許每個子系統(tǒng)訪問。S7-400H冗余控制原理是利用“熱備用”模式的自動冗余原理,關鍵點是確保設備在發(fā)生故障時能夠無擾動自動切換。設備正常運行時, “熱備用” 模式確保主單元處于正常運行狀態(tài);倘若發(fā)生故障,則子單元能獨立完成整個過程的控制。

     2  S7-400H故障分析及相應處理
     前面提到過,S7-400是依照冗余方式來進行設計的,因此S7-400H故障也多以冗余形式出現(xiàn)。 本文在此以化工領域存在的西門子S7-400H冗余故障為例進行分析,并提出了常用的解決方式。
     2.1 循環(huán)氣壓縮機控制系統(tǒng)的冗余故障及處理。

     該化工裝置上的丙烯循環(huán)氣壓縮機采用的是S7-400HPLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的一個穩(wěn)壓電源突然出現(xiàn)故障,因此就在停車檢修過程中更換了電源裝置,然而在穩(wěn)壓電源更換好之后,PLC系統(tǒng)再次上電,發(fā)現(xiàn)后啟動的CPU1狀態(tài)為STOP,且兩CPU上的REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)紅燈亮,控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈卻顯示正常。因此,可基本判斷是系統(tǒng)出項冗余故障造成外部故障。

     解決方式是將兩個控制器的模式選擇開關都扳到STOP位置,然后將先前沒有扳起來的CPU1模式選擇開關扳到RUN位置待RUN綠燈亮,STOP黃燈滅后,再將CPU模式選擇開關扳到RUN位置,RUN綠燈閃爍后滅,STOP黃燈一直亮,故障無法排除。系統(tǒng)下電前有一輸入變量被強制,現(xiàn)在FRCE(強制)黃燈亮,將該輸入點的強制取消(兩CPU),FRCE黃燈滅后,再次將狀態(tài)為STOP的CPU 0模式選擇開關從 RU NSTOP-RUN位置依次扳動,CPU0 RUN綠燈亮,STOP則黃燈滅,這時兩CPU都為RUN綠燈,REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)燈都滅,故障得以排除。

      2.2 擠壓機控制系統(tǒng)冗余故障及處理
      擠壓機控制系統(tǒng)冗余故障表現(xiàn)是巡檢時兩CPU上的 RED F和EXTF紅燈亮 ,IFM2F紅燈亮;熱備CPU1狀態(tài)為STOP黃燈亮,CPU1中FM2(同步子模塊)LINKOK燈滅,控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈正常。這種狀態(tài)可初步判斷為同步模塊故障造成冗余故障,引起外部故障燈亮。

      解決方式是先檢測是哪個部位出現(xiàn)問題。方法是對調(diào)CPU1控制的FM2和CPU0控制的FM2,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CPU0的FM2 LINKOK燈滅;隨后再將CPU0的FM2和CPU0的FM1對調(diào),4個LINK OK指示燈的狀態(tài)沒有變化,由此判斷出現(xiàn)在CPU0的FM1和FM2無問題,然后再將CPU1的FM1和FM2對調(diào),結(jié)果發(fā)現(xiàn)CPU0的FM1  LINK  OK燈滅,到此通過不同的對調(diào)檢測可以判斷出CPU0控制的FM1卡是存在問題。所以需要更換FM1卡,換后控制器中故障指示燈立即出現(xiàn)熄滅,4個LINK OK指示燈均為綠色亮,表明系統(tǒng)恢復正常,故障得以排除。

     此外,S7-400H冗余故障表現(xiàn)還有冗余數(shù)字輸入模塊差異,如何進行處理也是常見的問題。實際上在PII(輸入的過程映像)中,冗余數(shù)字輸入的后一個均值有效,直至錯誤定位。在出現(xiàn)差異時,由CPU識別為故障的模塊處于鈍化狀態(tài),此時處于非鈍化狀態(tài)下的模塊的值為有效,此后錯誤不再可以被識別,因為在非鈍化模塊上的信號總是被CPU以正確的信號予以接受。為確保故障數(shù)字輸入模塊的本地化,可以通過I/O類型互連和FLF來解決。