S7-200系列PLC的系统维护技巧

■应知点:

1.S7－200系列PLC的自诊断及故障诊断。

2.了解S7－200系列PLC的定期检查和维护内容。

■应会点:

1.S7－200系列PLC的故障检查与处理的一般流程。

2.掌握S7－200系列PLC定期检查和维护的各项要求。

一、任务简述

PLC的主要构成元件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元件总是要老化的。除了要经常进行故障诊断外，定期检修与做好日常维护是非常必要的。

二、相关知识

(一)PLC的故障诊断

1.故障的分类

系统故障可大体分类如下。

1)外部设备故障

外部设备就是与实际过程直接联系的各种开关、传感器、执行机构、负载等。这类故障一般是由设备本身的质量和寿命所致。这部分设备发生故障，将直接影响系统的控制功能。

2)系统故障

系统故障是影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障和偶然性故障。这类故障一般是由系统设计不当或系统运行年限较长所致。如果故障发生，可重新启动系统恢复正常，则可认为是偶然性故障。相反，若重新启动不能恢复而需要更换硬件或软件，系统才能恢复正常，则可认为是固定故障。

3)硬件故障

这类故障主要指系统中的模板(特别是I/O模板)损坏而造成的故障。硬件故障一般比较明显，且影响也是局部的，它们主要是由于使用不当或使用时间较长，模板内元件老化所致。

4)软件故障

这类故障是由软件本身所包含的错误引起的，主要是软件设计考虑不周，在执行中一旦条件满足就会引发。在实际工程应用中，由于软件工作复杂，工作量大，因此软件错误几乎难以避免，这就提出了软件的可靠性问题。

2.故障的自诊断

自诊断主要是采用软件方法分析来判断故障的部位和原因。PLC都具有极强的自诊断测试功能，在系统发生故障时一定要充分利用这一功能。在进行自诊断测试时，都要使用诊断调试工具，也就是编程器。在实际应用中，可利用PLC本身所具有的各种功能自行编制软件，采取一定措施，结合具体分析确定故障原因。西门子S7－200系列CPU有几百点存储器位、定时器和计数器，有相当大的余量。可以把这些资源利用起来，用于故障检测。系统的自诊断测试功能包括下述内容。

(1)一般的PLC系统中都有状态字和控制字。状态字是显示系统各部分工作状态的，一般是一位对应一个设备；控制字则是由用户设定的控制操作的，一般是一位对应一种操作。状态字和控制字都要通过编程器来读写。

(2)PLC具有块堆栈、中断堆栈和局部堆栈。块堆栈、中断堆栈和局部堆栈实际上是数据存储区，它们在系统自诊断软件作用下，自动生成并显示各部分状态。通过编程器调用系统的块堆栈、中断堆栈和局部堆栈，加以分析就可以确定故障原因和部位。

图1－81　常见故障的总体检查与处理

(3)除上述自诊断方法外，PLC的编程器还具有状态测试、输入信号状态显示、输出信号状态控制，各种程序比较、内存比较，系统参数修改等功能。通过这些功能可迅速查找到故障原因。

3.故障检查与处理流程

PLC系统在长期运行中，难免会出现一些故障。PLC自身故障可以靠自诊断判断，外部故障则主要根据程序分析。PLC系统的常见故障有电源系统故障、主机故障、通信系统故障、模块故障和软件故障等。总体检查的目的是找出故障点大致是属于哪种大的类别，然后再逐步细化，确定具体故障的位置，来达到消除故障的目的。常见故障的总体检查与处理流程如图1－81所示。

(二)PLC的定期检查和维护

PLC的定期检查要求有一支具有一定技术水平、熟悉设备情况、掌握设备工作原理的检修队伍，做好对设备的日常维修。一般检修的内容如表1－15所示。

表1－15　定期检修的内容

三、应用实施

1.S7－200 PLC的故障处理指南

对于具体的PLC的故障检查可能有一定的特殊性。表1－16给出了有关S7－200的故障检查和处理方法。

表1－16　S7－200故障检查和处理方法

续表

2.S7－200 PLC的维修

S7－200 PLC的组件繁多，不可能一一介绍其组件的维修方法，下面只介绍几个典型问题的解决方法。

1)EM231模块上的SF红灯闪烁(www.xing528.com)

SF红灯闪烁有两个原因:模块内部软件检测出外接热电阻断线，或者输入超出范围。由于上述检测是两个输入通道共用的，所以当只有一个通道外接热电阻时，SF灯必然闪烁。

解决方法是将一个100Ω的电阻，按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道。

2)CPU的SF(系统故障)灯亮

(1)CPU运行错误或硬件元件损坏。此时如果Micro/WIN32还能在线，则可在命令菜单中进入PLC Information在线查看，可看到具体的错误描述。

(2)程序错误，如进入死循环，或编程造成扫描时间过长，“看门狗”超时也会造成SF灯亮。

(3)CPU电源电压可能过低，请检查供电电压。

3)LED灯全部不亮

可能是以下原因:

(1)电源接线不对，或24 V电源接反。

(2)熔丝烧断，需报修。

4)在设备正常的条件下，Micro/WIN32不能与CPU通信

(1)Micro/WIN32中设置的对方通信口地址与CPU的实际口地址不同。

(2)Micro/WIN32中设置的本地(编程计算机)地址与CPU通信口的地址相同(应当将Micro/WIN32的本地地址设置为“0”)。

(3)Micro/WIN32使用的通信波特率与CPU端口的实际通信速率设置不同。

(4)有些程序会将CPU上的通信口设置为自由口模式，此时不能进行编程通信。编程通信是PPI模式。而在“STOP”状态下，通信口永远是PPI从站模式。最好把CPU上的模式开关拨到“STOP”的位置。

5)清除设置的密码

如果不知道CPU的密码，则必须清除CPU内存，才能重新下载程序。执行清除CPU指令并不会改变CPU原有的网络地址、波特率和实时时钟。如果有外插程序存储卡，其内容也不会改变。清除密码后，CPU中原有的程序将不存在。要清除密码，可按以下3种方法操作:

(1)在Micro/WIN32中选择菜单“PLCClear”中所有3种块，并按“OK”确认。

(2)另外一种方法是通过程序wipeout.exe来恢复CPU的默认设置。这个程序可在STEP 7－Micro/WIN 32安装光盘中找到。

(3)另外，还可以在CPU上插入一个含有未加密程序的外插存储卡，上电后此程序会自动装入CPU并且覆盖原有的带密码的程序，然后CPU可以自由访问。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表1－17所示。

表1－17　任务操作技能考核要求和考核标准

续表

教学小结

1.S7－200系列PLC系统的定期检查涉及电源、环境、安装条件、使用寿命等多个方面。

2.S7－200系列PLC系统的定期维护主要在于锂电池的更换。

3.S7－200系列PLC系统的维修需要基于故障检查与处理，并对故障进行排除，对可能损坏的元件进行更换。

思考与练习

1.S7－200系列PLC系统定期检查的环境条件有哪些标准要求?

2.S7－200系列PLC系统定期维护电池电源跌落指示灯亮表示什么?此时电池还能保障多长正常工作时间?

3.S7－200系列PLC系统的CPU SF(系统故障)灯亮时，可能是发生了哪些故障?该如何解决?