西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0功能介绍

西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0功能介绍

数控机床PLC在运行过程中有以下几种常见故障，在工作工程中针对故障采取以下相应的解决措施，使设备正常运行。
一.电网波动过大PLC不工作
表现为PLC无输出。先检查输入信号（电源信号，干扰信号，指令信号与反馈信号）。例如采用SINUMERIK 3G-4B系统的数控车床，其内置PLC无法工作。采用观察法，先用示波器检查电网电压波形，发现电网电压波动过大，欠压噪声跳变持续时间大于1s，由于该机床处于调试阶段，单元系统内组建故障应当排除在外，由内部电网干扰措施（滤波，隔离，稳压）可知，常规的电源系统已无法割断或滤去持续时间过长的电网欠压噪声，这是抗电网措施不足所致（内因），导致PLC不能正常工作。
在系统电源输入端加入一个交流稳压器，PLC工作正常。
二.电磁干扰
电磁干扰故障常发生在新机床调试阶段机床频繁停机，但可以工作，顾可排除参数混乱和元器件内因造成，可能原因是电网或环境的电磁干扰，导致系统不稳定，其外因是变频感性干扰源。这是所选元器件的容量过小，过大的电网干扰脉冲，使滤波器内部电感元件出现磁饱和，无法滤去高频干扰脉冲。
在系统电源输入线之间并联一个2.2mF电容，即增加了一个吸收网络，故障排除。
三.PLC-MD参数故障
该故障发生在调试阶段在回零操作时只能沿坐标轴负方向移动，正常移动就出现**程报警。例如：FANUC 0M系统某加工中心，通电后做返回参考点（回零操作）操作时，进给轴正向移动一段距离后即出现**程报警，实际未触及行程开关。“复位法”不能报警。停电后重新通电，故障依旧，表明报警实质为软**程，。由于机床处于调试阶段，可排除硬件故障导致的**程可能。
先检查参数设置表是否紊乱，然后采用参数修改法。方法1.关闭（OFF）报警软键，做回零操作后恢复报警软键ON；方法2.暂时修改软限位参数（143）为+999999，回零操作后，恢复原参数值。两种处理方法再重新开机后都可排除故障。
注意：在实际回零操作中撞行程开关而产生**程报警，这时不允许用“复位法”，以防再次撞击而损害机床精度。
四.PLC输入板故障
PLC输入板故障常发生在自动加工时，CRT上显示报警，机床不能工作。例如FANUC 3T-A系统数控机床自动加工时，CRT上显示“NOT READY”，机床不能正常工作，报警显示主控板无论CNC或PLC的主体是好的，没有报警具体内容。怀疑伺服放大器或PLC中存在故障。但如果伺服放大器有故障，应该在启动自诊断时报警。故故障可定位为PLC的I/O接口板，这种故障属于硬件故障，主要成因应是对应输出”NOT READY”的环节电路硬件故障。
更换零件后故障。LC可编程序控制器在工业生产中得到了广泛的使用，但是其维护检修方法和技巧，很多电工都不得法，科创在线根据生产*工作的老师傅经验，整理了PLC开发应用和维修工作经验和技巧，在这里与大家分享。
（一）PLC输入与输出
      一只小小的PLC灵活地控制着一个复杂系统，所能看到的是上下两排错开的输入输出继电 器接线端子、对应的指示灯及PLC编号，就像一块有数十只脚的集成电路。任何一个人如果不看原理图来检修故障设备，会束手无策，查找故障的速度会特别慢。鉴于这种情况，我们根据电气原理图绘制一张表格，贴在设备的控制台或控制柜上，标明每个PLC输入输出端子 编号与之相对应的电器符号，中文名称，即类似集成电路各管脚的功能说明。有了这张输入输出表格，对于了解操作过程或熟悉本设备梯形图的电工就可以展开检修了。但对于那些对操作过程不熟悉，不会看梯形图的电工来说，就需要再绘制一张表格：PLC输入输出逻辑功 能表。该表实际说明了大部分操作过程中输入回路（触发元件、关联元件）和输出回路（执行元件）的逻辑对应关系。实践证明如果你能熟练利用输入输出对应表及输入输出逻辑功能表，检修电气故障，不带图纸，也能轻松自如。
（二） 输入回路检修
       判断某只按扭、限位、线路等输入回路的好坏，可在PLC通电情况下（较好在非运行状态 ，以防设备误动作），按下按扭（或其他输入接点），这时对应的PLC输入点端子与公共端 被短接，按扭所对应的PLC输入指示灯亮，说明此按扭及线路正常。灯不亮，可能按扭坏、线路接触不良或者断线。若进一步判断，按扭如果是好的，那么用万用表的一根表笔，一头 接PLC输入端的公共端，另一头接触所对应的PLC输入点（上述操作要小心，千万不要碰到220V或110V输入端子上）。此时指示灯亮，说明线路存在故障。指示灯不亮，说明此PLC输入点已损坏（此情况少见，一般强电入侵所致）。
（三） 输出回路检修
      对于PLC输出点（这里仅谈继电器输出型），若动作对象所对应的指示灯不亮，在确定PL C在运行状态下，那么说明此动作对象的PLC输入输出逻辑功能没有满足，也就是说输入回路出故障，按讲的，检查输入回路。若所对应的指示灯亮，但所对应的执行元件如电磁阀 、接触器不动作，先查电磁阀控制电源及保险器，较简便的方法，用电笔去量所对应PLC输 出点的公共端子。电笔不亮，可能对应保险丝熔断等电源故障。电笔亮，说明电源是好的， 所对应的电磁阀、接触器、线路出故障。排除电磁阀、接触器、线路等故障后，仍不正常，就利用万用表一只表笔，一头接对应的输出公共端子，另一头接触所对应的PLC输出点，这 时电磁阀等仍不动作，说明输出线路出故障。如果这时电磁阀动作，那么问题在PLC输出点 上。由于电笔有时会虚报，可用另一种方法分析，用万用表电压档量PLC输出点与公共端的电压，电压为零或接近零，说明PLC输出点正常，故障点在外围。若电压较高，说明此触点 接触电阻太大，已损坏。另外，当指示灯不亮，但对应的电磁阀、接触器等动作，这可能此输出点因过载或短路烧牢。这时应把此输出点的外接线拆下来，再用万用表电阻档去量输出 点与公共端的电阻，若电阻较小，说明此触点已坏，若电阻无穷大，说明此触点是好的，应是所对应的输出指示灯已坏。
（四）程序逻辑推断
      现在工业上经常使用的PLC种类繁多，对于低端的PLC而言，梯形图指令大同小异，对于中高端机，如S7-300，许多程序是用语言表编的。实用的梯形图必须有中文符号注解，否则阅读很困难，看梯形图前如能大概了解设备工艺或操作过程，看起来比较容易。若进行电气故障分析，一般是应用反查法或称反推法，即根据输入输出对应表，从故障点找到对应PL C的输出继电器，开始反查满足其动作的逻辑关系。经验表明，查到一处问题，故障基本可以排除，因为设备同时发生两起及两起以上的故障点是不多的。
（五） PLC自身故障判断
      一般来说，PLC是较其可靠的设备，出故障率很低，但由于外部原因，也可导致PLC损坏 。
（1）一只工作电源为220V的接近开关，其输入PLC信号触点两根引线与接近开关的220V的电 源线共用一根4芯电缆，一次该接近开关损坏，电工更换时，错把电源的零线与输入的PLC 的公共线调错，导致送电时烧坏了3路PLC输入点。
（2） 一次系统电源变压器零线排因腐蚀而中断，导致接入PLC220V电源升到380V，烧坏了PLC底部的电源模块，后整改时增加了380/220V的隔离控制变压器。
（3）西门子S7-200的PLC输出公共端标1L,2L等，模块电源为L1,N 表示，直流电源为L+,M 表示，对初学者或经验不足者容易搞错，如果错把L,+M当作220V电源端子，送电瞬间就会烧坏PLC电源。
       根据在下长期总结的经验，PLC硬件损坏或软件运行出错的概率几乎为零，PLC输入点如不是强电入侵所致，几乎也不会损坏，PLC输出继电器的常开点，若不是外围负载短路或设计不合理，负载电流**出额定范围，触点的寿命也很长。因此，我们查找电气故障点，重点要放在PLC的外围电气元件上，不要总是怀疑PLC硬件或程序有问题，这对快速维修好故障设备、快速恢复生产是十分重要的，因此在下所谈的PLC控制回路的电气故障检修，重点不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外围电气元件。

PLC的选型方法 

     在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

 

    一、输入输出（I/O）点数的估算

 

    I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展

 

    余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

 

    二、存储器容量的估算

 

    存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

 

    存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

 

    三、控制功能的选择

 

    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

 

    (一)运算功能

 

    简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

 

    (二)控制功能

 

    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

 

    (三)通信功能

 

    大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

 

    PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。

 

    PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。

 

    为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。

 

    (四)编程功能

 

    离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

 

    五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。

 

    (五)诊断功能

 

    PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。

 

    PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

 

    (六)处理速度

 

    PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。

 

处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

四、机型的选择

 

    (一)PLC的类型

 

    PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

 

    整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

 

    (二)输入输出模块的选择

 

    输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。

 

    可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。

 

    考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。

 

    (三)电源的选择

 

    PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。

 

    如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。

 

    (四)存储器的选择

 

    由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。

 

    (五)冗余功能的选择

 

    1．控制单元的冗余

 

    (1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。

 

    (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。

 

    2．I/O接口单元的冗余

 

    (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。

 

    (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。

 

    (六)经济性的考虑

 

    选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，较终选出较满意的产品。

 

    输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。