西门子模块6ES232-0HB22-0XA8原装代理

西门子模块6ES232-0HB22-0XA8原装代理

一、软故障的判断和处理
    
S5PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常（输出无或乱）时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，当然强烈的电磁干扰也会引起程序出错。有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就相当简单，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解决问题；没有 EPROM子卡的用户就要利用PG的联机功能将正确的程序发送到PLC上。需要特别说明的是，有时简单的程序覆盖不能解决问题，这时在重新拷贝程序前总清一下RAM中的用户程序是相当必要的。通过将PLC上的“RUN”“ST”开关按RUN－－-ST－－-RUN－－-ST－－-RUN的顺序拨打一遍或在 PG上执行“bbbbbb-Blocks-Delete－－-inPLC-allblocks－－-overall-Reset”功能就完成了RAM中程序的总清。另外，保存在EPROM中的程序并不是万无一失的，过分相信EPROM上的程序有时会给检修带来困惑。所以在PLC电源模块维修技术中经常性的检查核对EPROM中的程序，特别是PG中的备份程序就显的尤为重要。
    
PLC 电源模块维修技术实例：一次，一台停机两个月的设备出现问题，上电后无法启动。工程师在检查后认为程序出错，很自然地将EPROM卡插入PLC中，总清后拷贝程序，完成后重启，故障依旧，由于程序不大，逐条把EPROM上的程序读出，与手册上的指令核对后发现完全一样，重复拷贝无效后认为是PLC硬件故障。我们用PG将备份程序调出，与EPROM上的程序进行比对，结果语句指令表相同，但程序存放地址发生了变化，把备份程序发送到PLC后设备运行正常。可见EPROM上的程序也出现了错误，用紫外线擦除后重新写入问题解决。
    
二、PLC硬件故障
     
PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。
    
1、电源模块故障
    
一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，更换整个电源。 “5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差超出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。

“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年更换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要更换整个模块。
    
2、I/O模块故障
    
输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是**不允许的。
    
3、CPU模块故障
    
通用型S5PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性更大，因为更换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。
    
PLC电源模块维修技术实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，更换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时更换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到更换了通信借口板后功能才恢复正常。
     
三、外围线路故障
    
据有关文献报道，在PLC控制系统中出现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，执行器占30%，接线等其他方面占 5%，可见80%以上的故障出现在外围线路。外围线路由现场输入信号（如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等）和现场输出信号（电磁阀、继电器、接触器、电机等），以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引起外围电路故障，排查时要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一些功能强大的控制系统采用故障代码表表示故障，对故障的分析排除带来大便利，应好好利用。
    
PLC电源模块维修技术实例：一台水下切粒机的控制系统出现故障，工程师发现I5.4无输入导致Q7.0无输出，切粒机无法开启。检查后发现信号转换器和接近开关同时损坏，更换后正常。象这类故障就具有一定的隐蔽性，排故时要借助万用表、系统原理图和逻辑图逐级排除。

1 引言
配电室作为智能建筑系统的电力中心，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套可靠的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。
基于和利时LK系列PLC和LM系列PLC的电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，具有可靠性高、自由通讯数据通讯量大和通讯编程灵活等特点，受到了用户的**。电量系统的所采集的数据包括频率、相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、**有功电度和**无功电度等。其中LM系列PLC采用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，最后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。
2 智能楼宇电量采集监控柜硬件配置
电量采集系统由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。电量采集监控柜硬件配置如图1所示，包括1套LK系列PLC和10套LM系列PLC。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。

3 智能楼宇电量采集监控系统结构设计
智能楼宇电量采集监控系统结构示意图如图2所示。由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和更改都很方便。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太网通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据，可以大大优化网络结构。

4 智能楼宇电量监控系统软件设计
LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro编程软件进行程序编写。PowerPro编程软件的功能全面，具有如下特点：
（1）程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。
（2）内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。
（3）程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序安全。
（4）参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。
（5）编程监控一体化。具有视图和调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。
电量采集监控系统的数据采集和存储由LM系列PLC完成的。通过RS485进行数据发送，并对返回数据进行CRC校验。如果返回数据不正确，则不进行数据存储。只有返回数据正确时，才将数据存放到相应的寄存器中。

LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总，并存放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易地存储所有LM中仪表的数据。使用LK系列PLC的主要目的是对网络结构进行优化，从而提高整套系统的通讯可靠性和维护简易程度。

5 结束语
基于和利时LM系列PLC和LK系列PLC的电量采集监控系统具有强大的可靠性和数据设置灵活性，其丰富的通讯接口实现了对所有电力仪表数据的采集，使得整个楼宇的电力系统得到了充分的监视和管理。

1 PICl6LF874单片机

PICl6系列单片机采用精简指令集(Reduced InstrucTIon Set Computer，RISC)结构，突破了传统单片机对PC机在结构上存在的自然依赖性；加上哈佛总线的存储器结构、两级流水线指令结构、单周期指令等技术，从而在单片机硬件结构上*辟蹊径，大大提高了系统运行的效率。除此之外，针对单片机机应用的特点，从功耗、驱动能力、外围模块设计等方面，PIC单片机也有一些*到之处，从而使得PIC成为一款方便实用的高性价比的单片机。

PICl6LF874系列单片机包括一系列不同型号的器件。主要特点有：

1)精简指令集技术 PIC指令系统是专门根据小型机特点设计的，力求每一条指令达到更高的效率，减少指令功能的重复。高中低档的门PIC单片机指令数分别为58条、35条和 33条。这就带来了两方面的好处，一方面可以使代码的利用率大大提高，有利于提高执行速度。另一方面给用户学习、记忆和应用带来了极大的好处，编程和调试相对就更加容易，而且同样的功能所需的编码减少，节约了开发时间。

2)哈佛(Harvard)总线结构 哈佛结构是程序存储器和数据存储器独立编址，即两者位于不同的物理空间。PIC系列单片机不仅采用哈佛体系结构，而且采用哈佛总线结构，从而充分发挥了哈佛结构的潜在优势。大大提升了系统的运行效率和数据可靠性。

3)单字节指令 单字节指令对单片机系统是革新性的变化。高中低档的PIC单片机的指令位数分别为16位、14位、12位。ROM和RAM的寻址相对独立，所有的指令实现了单字节化，不仅使数据的存取更加安全，其运行速度也得到了显著的提高。

4)两级流水线指令结构 由于采用了哈佛总线结构，在器件内部将数据总线和指令总线分离，并且采用了不同的总线宽度。当一条指令被执行时，下一条指令同时被取出，使得在每个时钟周期可以获得更高的效率。

5)寄存器组结构 PIC的所有寄存器，包括I／O端口、定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式，并且只需要一个指令周期就可以完成访问和操作。

6)一次性可编程(OTP)技术 OTP可以实现产品上市零等待(Zero time to market)，并且可以根据用户定制，满足特定需要。产品定制可以显著提高产品的生命周期，增强产品的市场竞争力。

7)功耗低 供电电压为2．0～5．5V，当使用4 MHz晶振，供电电压为3V时，耗电电流典型值不超过6 mA：当用32 kHz晶振，供电电压力3 V时，耗电电流典型值为20 mA，睡眠模式耗电电流更是低于lμA。

8)品种齐全、方便选择 PIC系列单片机目前已形成具有高、中、低3档共50多种型号的庞大家族，功能灵活多样，能适应多种应用场合的不同需要。

2 电容测量模块工作原理

包括电源管理电路、PICl6LF874单片机、电容式传感器、信号调理电路、PS021电容数字转化器以及与计算机连接的接口电路。

电容测量模块工作原理为：电容式传感器输出微弱的电容信号，电容信号通过信号调理电路。进入PS02l型电容数字转换器，该器件的测量电容测量范嗣从0到几十nF(无限制)，经过器件内部转换，通过对PS02l内部寄存器的设置，得到需要的值；通过SPI把数据传送到PICl6LF-874单片机，测得的数据再通过单片机异步串行通信接口USART送到上位机(计算机)，最后由上位机应用程序来显示测量结果以及保存测试数据。

3 系统硬件连接

本测量电路需要控制器件来控制数据的读取和写入，选用结构简单，功能强大，并且兼容SPI串行接口的PICl6LF874单片机。由于PS02l的外围接口是SPI，因此单片机能很好的控制PS02l工作，同时测量数据可以通过USART串行接口送入到上位机中。

4 系统软件功能的实现 
基于PS021设计的应用软件包括、控制、数据处理、数据库管理和系统界面等程序。在程序运行速度和存储容量许可的条件下，尽量用软件实现传统仪器系统的硬件功能，简化硬件配置。此外，界面是测试系统和虚拟仪器的“窗口”，是系统显示功能信息的主要途径。软件设计不仅要实现功能，而且要界面美观。在确定测试系统的硬件平台后，关键是选择合适的软件开发工具编写相应的应用软件。以图形化编程语言开发该测试模块。该开发环境能提供一个集成的开发环境，与仪器硬件连接方便，具有良好的用户界面。根据上位机应用程序设计的原理，得到测试系统的软件，通过在软件的主界面设置一些参数，硬件电路和上位机相连，就能显示测量结果。

5 试验与结果

 运用上述软件测量。在测量之前，必须对测量系统进行标定，标定时PS02l要求参考电容Cref与被测电容Cmeas在同一电容值范围，即确保 Cmeas／Cref比率不会超过25％(PS02l的极限值)。参考电容是一个非常重要的部分，对于测量的质量以及测量的温度稳定性有直接的影响。推荐的电容材料：CFCAP(太阳诱电Taiyo Yuden公司的多层陶瓷电容)系列，COG或者NPO陶瓷电容。放电电阻Rdis与放电时间密切相关，放电时间τ=0．7R(C+20 pF)，时间常数τ范围为2～10μs(推荐5μs)。根据公式计算之放电电阻阻值。

试验中，分别选取1、2、3、5.1、6.8、8.2、9.1、12、13、15、16.5、18 pF的固定电容作为被测电容。根据被测电容的范围确定参考电容的大小，然后根据被测电容和参考电容值，并结合放电时间来确定放电电阻阻值，最后选择适当的测量模式进行测量。在标定好的系统下，在参考端和被测端分别接一只参考电容，此时在数据显示界面显示的值为参考电容值以及寄生电容值的和( Sensor l显示的数据)；然后在被测端参考电容的基础上再并联被测电容，此时测得的数据为被测电容值、参考电容值以及寄生电容值的总和，以上两步所测值相减就是被测的电容值，

被测电容测量值和标称值之间的相对误差，同时也得知被测电容电容值越大，测量值和标称值相对误差越小。由于被测电容受到环境温度、焊锡量多少以及被测电容质量等因素的影响，存在一定的误差。通过多次测量进行平均，以获取更稳定的电容值。在标定好的系统下，对固定电容进行测量来验证测量模块的精确度，测量值和标称值非常接近，可认为被测电容标称值误差较小，进一步得知电容测量模块测量精度较高。

6 结束语

PlCl6LF874单片机能够很好的控制电容测量模块，对研究电容式传感器有很好的促进作用，该单片机简化了电路设计，使测量结果达到较高的精度；同时这种测量模块可以减小电路板的体积，从而减小整个装置的体积；大大简化了电路设计过程、降低产品的开发难度、对加速产品的研制、降低生产成本具有非常重要的意义。实验结果证明，此测量模块具有较好的实用性。

1 引 言

随着现代科学技术的发展，PLC己广泛地应用于工业控制微型计算机中。

目前，工业机器人关节主要是采用交流伺服系统进行控制，本研究将技术成熟、编程方便、可靠性高、体积小的SIEMENS S-200可编程控制器 ，应用于可控环流可逆调系统，研制出机器人关节直流伺服系统，用以对工业机器人关节进行伺服控制。

2 工业机器人关节直流伺服系统

工业机器人关节是由直流伺服电机驱动，通过环流可逆调速系统控制电机的正反转来达到对工业机器人关节的伺服控制的目的。

2.1 控制系统结构

系统采用SIEMEN S7-200型PLC， 外加D／A数模转换模块，将PLC数字信号变成模拟信号，通过BT—I变流调速系统(主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR，正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成)驱动直流电机运转，驱动机器人关节按控制要求进行动作。

2.2 系统工作原理

可控环流可逆调速系统的主电路采用交叉联接方式，整流变压器的一个副边绕组接成Y型，另一个接成△ 型，2个交流电源的相位错开30°，其环流电压的频率为l2倍工频。为了抑交流环流，在2组可控整流桥之间接放了2只均衡电抗器，电枢回路中仍保留一只平波电抗器。

控制电路主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR， 正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成，其中2组触发器的同步信号分别取自与整流变压器相对应的同步变压器。

系统给定为零时，转速调节器ASR、电流调节器ACR被零速信号锁零。此时，系统主要由环流调节器ARR组成交叉反馈的恒流系统。由于环流给定的影响，2组可控硅均处于整流状态，输出的电压大小相等、极性相反，直流电机电枢电压为零，电机停转，输出的电流流经2组可控硅形成环流。环流不宜过大，一般限制在电机额定电流的5％左右。正向启动时，随着转速信号Ugn的增大，封锁信号解除，转速调节器ASR输正， 电机正向运行。此时，正组电流反馈电压+Ufi2反映电机电枢电流与环流电流之和； 反组电流反馈电压-Uril反映了电枢电流， 因此可以对主电流进行调节。而正组环流调节器输入端所加的环流给定信号-Ugih和交叉电流反馈信号-Ufil对这个调节过程影响极小。反组环流调节器的输入电压为(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)，随着电枢电流的不断增大，当达到一定程度时，环流自动消失，反组可控硅进入待逆变状态。反向启动时情况相反。另外，可控环流可逆调速系统制动时仍然具有本桥逆变，反接制动和反馈制动等过程。由于启动过程也是环流逐渐减小的过程， 因此， 电机停转时，系统的环流达较大值。环流有助于系统越过切换死区，改善过渡特性。

3 系统程序设计

程序设计方案为手动输入一个角度值，让电机转动，通过与电动机相联的光电码盘来电动机转的角度，将转动角度变成脉冲信号。由于电动机的转速非常快，所以只能把脉冲信号送往PLC的高速计数器。然后将计数器的脉冲记录与手输入的进行比较，如果两者相等说明电动机已经到达*角度位置，否则继续进行修正。值得注意的是，由于电动机从转动突变到停止会有一定的惯性， 因此在进行信号比较时应允许有一定的误差，不然电动机就会始终处在修正位置状态。

4 结 论

基于PLC研制的直流伺服系统，利用PLC扩展能力强的特点，添装手动输放装置，实现工业机器人关节直流伺服系统的可视操作。其优点是：(1)*改变电路结构，即可通过程序实现电机正反转的控制；(2)能够使电机不等待停止转动即可立刻反方向转动；(3)可令电机急停，避免电机惯性转动；(4)编程、维护方便。