哈尔滨西门子PLC模块CPU供应商

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一、PLC检查与维护

1.定期检查 

    PLC是一种工业控制设备，尽管在性方面采取了许多措施，但工作环境对PLC影响还是很大的。所以，通常每个半年时间应对PLC做定期检查。如果PLC的工作条件不符合表1规定的标准，就要做一些应急处理，以便使PLC工作在滚规定的标准环境。 

2.日常维护 

    PLC除了锂电池和继电器输出触点外，基本没有其它易损元器件。由于存放用户程序的随机存储器（RAM），计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约5年，当锂电池的电压逐渐降低达一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落指示灯亮。提示用户注意，有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，换电池，这是日常维护的主要内容。 

调换锂电池步骤： 

①    在拆装前，应先让PLC通电15S以上（这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可队PLC做短暂供电，以保护RAM中的信息不丢失）； 

②    断开PLC的交流电源 

③    打开基本单元的电池盖板 

④    取下旧电池，装上新电池 

⑤    盖上电池盖板 

换电池时间要尽量短，一般不允许过3min。如果时间过长，RAM中的程序将消失。 

二、故障查找 

    PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二管的亮灭来诊断。 

     可编程控制器的维护和故障诊断是每个从事plc应用的工控人都要面对的问题，欢迎大家对这一问题发表自己的见解。 

 下面以一种plc做为描述样板，其余各型PLC大同小异，介绍plc的维护、诊断、换的方法。 

维护概述 

 一般各型PLC(以一种plc做为描述样板，其余各型PLC大同小异）均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 动作需要许多时间。 

查找故障的设备 

 PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器或笔记本。 

基本的查找故障顺序 

 提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地换各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过换模块来完成。 除了一把螺丝和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。 

1、PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就换CPU框架。 

2、PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。 

3、RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要换CPU模块。 

4、BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。 

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要换框架。 

一般查找故障步骤 

 其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的工具就是 您的感觉和经验。，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。 

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，鼓轮控制器等）。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。 

2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要换， 那么，在您换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。 

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要换I/O装置，现场接线或电源；否则，要换输入模块。  

5、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按二和三步检查该输入点，如是线川，就按四步和五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。 

6、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要换CPU模块。 

7、如果该信号控制一个计数器，检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。 

组件的换 

下面是换系统的步骤 

一、换框架 

1、切断AC电源 ；如装有编程器，拔掉编程器 。 

2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。 

3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。 

4、如果CPU框架，拔除CPU组件和模块。将它放在的地方，以便以后重新安装。 

5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。 

6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。 

7、将新的框架 从部螺丝上套进去， 

8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。 

9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。 

如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。 

10、插入卸下的CPU和模块。 

11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。 

12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。 

二、CPU模块的换 

1、切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。 

2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。 

3、把模快从槽中垂直拔出。 

4、如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。 

5、将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。 

6、轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准部导槽。 

7、把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。 

8、重新插上编程器，并通电。 

9、在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。 

三、I/O模块的换 

1、切断框架和I/O系统的电源。 

2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。 

3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。 

4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。 

5、垂直向上拔出I/O模块。 

提高PLC运行效率，缩短完成相同任务时的执行时间。

提醒：初学者不必在意本文归纳的做法，以程序易读、规范为目标，完成功能要求即可。

 1、可以用“字”的时候尽量避免用“双字”，可以用整数时，尽量避免用实数。

 2、使用富余的（硬件连接以外的）IB、IW、ID、、QW、QD，其次是M，S；

 3、尽量避免数据类型转换，不得不用时，尽量用AC存放中间变量，减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间，比如：用VW2存整数时，VW0空出不用，就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据；

 4、减少非必要网络扫描，把可以设条件执行的网络（特别是AIW、AQW），归类到子程序中作条件调用（例如定时中断）；

 5、用XOR指令实现任意位取反（这指令略有难度，调试中需要认真对位，编程时建议用二进制数）；

 6、在**工艺要求前提下，适当减小发生中断的频率；

 7、子程序应该尽量减少条件判断的次数，规格化子程序进出口参数，从而减少代码冗余。

 8、对于有重复性、耗时的任务，应采用分周期处理；其中包括：把初始化工作分摊到多个周期完成。令多个PID回路的采样时间略有差别，以避免在同一周期内产生多个中断调用，让扫描周期均匀稳定。

 9、对于输入数据较少的子程序调用，可以先判断输入数据是否有变化，如果没有变化（比较方法可参考48楼），可以直接跳过子程序，从而减少扫描周期。

 10、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内，把使用频率高的VB/VW/VD变量，安排在V4095内，可以缩短程序扫描周期。

 11、SM0.0若和其它信号串联，只增加程序大小和执行时间，没有别的作用（如果网络已经满足了左侧的触点，没必要再串接SM0.0）；

 12、没必要共享信号时，放置在同一网络里的多条指令，会产生额外的进出栈操作（具体可以转成STL来分析），而且如果不是逻辑要求，应避免横向串联，这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里，感觉紧凑一点。

 13、合理使用立即IO指令（尽量减少使用）节LC处理立即指令的转换时间。

 14、计算中尽量使用计算结果存储器，而不用过渡存储器。

    (2)起动
    M1和M2各有两种起动方式，可通过转换开关选择变频/工频起动方式。

    (3)运行
    正常情况下，电动机M1处于变频调速状态，电动机M2处于停机备用状态。现场压力变送器管网出口压力(4～20mA模拟量信号)，并与预定值相比较，经PLC内部PID指令进行运算，得到变频器所需频率信号，自动调节电动机转速，达到所需管网压力。

    (4)停止
    按下“停止按钮”，PLC控制所有接触器断开，变频器停止工作。

    (5)切换
    当需从电动机M1切换到M2时，接触器KM2断开，KM1闭合，此时电动机M1工作在工频下，在变频器停止后，KM4闭合，变频器重新起动，电动机M2在变频器驱动下起动；起动后，KM1断开，电动机M1停止，切换操作结束。电动机M2切换到M1过程类似。

    (6)报警及故障自诊断
    通过PLC内部程序设定报警及联锁保护，一旦出现故障立即停止相应操作并报警。对于故障自诊断功能，考虑到成本问题，未设计上位机，只设置相应故障代码，通过4位数码管显示，使维修人员可根据故障信息方便查找到故障点。如：(a)压缩机油压低、水压低等故障信号，可由现场防爆电接点压力表测得，直接送至PLC，由PLC控制实现声光报警和延时停车；(b)增设现场振动传感器，并将信号送至PLC，对压缩机运行状况进行显示和诊断。

    四 几点体会和设计中应注意的问题

    (1)采用变频控制后，实现了压缩机的软起动，减小了起动电流对电网的冲击；节电效果明显，1年内可回收全部投资。

    (2)采用PLC后，组成闭环自控系统，实现自动调节，运行加稳定。

    (3)变频器、PLC、接触器等可安装在一台控制柜内，可就地或远控操作，方式简单灵活。

    (4)系统可扩展性较好。若有多台压缩机在变频/工频供电方式下运行时，只需将增加信息或信号引至PLC，即可实现整个系统的自动控制；若生产需要，本系统也可方便接入DCS或上位机，建立人机界面的监控系统等。

    (5)预测性维护检修可大大延长压缩机使用寿命，提高性，减少停车损失，降低运行费用。

    (6)PLC控制电动机在变频/工频供电方式下切换时，须**各接触器闭合和断开顺序以及足够的延时，以防止电动机绕组产生的感应电动势加载到变频器的输出逆变桥上，造成损坏。

    (7)PLC须实现KM2和KM4间的互锁，以防止2台电动机同时变频起动，使变频器因过载而损坏。

    (8)因2台电动机会在短时间内分别在工频和变频下同时运行，故变频控制柜的总电源开关需按2台电动机负载量考虑

原有系统构成：
（1）本地站,采集水厂的设备状态,采用西门子S5-115U.
（2）取水和1号加压泵站，采用西门子S5-115U
（3）2号加压泵站控制系统，采用西门子S5-115U
（4）在市内的东南西北和处和处安装了测量水管压力站，采用西门子S5-100U。用抄表的人工方式来记录设备状态

用户需求：

随着时代的进步，和对工艺的进一步的要求，要实时对各个站的管道压力、流量及各个的阀门开关的状态进行监视和控制，从而降低了故障率和提高了对此系统的反应时间，好**城市供水。并把各个站的所有设备的数据送到监控站里，进行监控，和电子统计。

实现方案：

在水处理厂站与各个泵站和测压站之间，由于距离较远达几十公里，我们决定采用无线电通讯方式，并且因为大山的阻碍，在取水1号加压泵站，2号加压泵站控到站之间，设立了中继站进行转发。而水处理厂站与6个市内的测压站之间由于距离较近直接通过无线电通讯。
这个项目的主要问题是无线电通讯的任务，如何在已有的S5系列的设备上，加上无线电通讯呢。根据现有的实际情况，在不动原有西门子S5-115U的基础上，决定在此基础上加入西门子的Sinaut产品的ST1系列模块来实行无线电通讯。Sinaut ST1是基于SIMATIC S5的程序控制的系统，由硬件模块和软件软件模块组成。适用各种自动化的任务，完整的无线电通讯方式，允许到或近或远的地方。数据能够通过专线，或者各种PTT网络（GSM,ISDN,拨号Modem,无线电通讯等）等方式传送。
 Sinaut ST1硬件包括，TIM模块(遥控接口模块，即S5-PLC通讯功能模块)，modem（ 用于数字量和模拟量相互转换）,无线电台（无线电发射装置）。软件是Sinaut TD1软件包。这样我们在STEP5的基础上，用TD1这个扩展软件包进行对硬件TIM板编程。把水处理厂站作为主站，其他站作为从站。以直接轮巡的方式逐个采集各个从站的信息，并且这样的方式只有当从站发生数据发生变化时，才进行数据的传递，大大的加快了数据的新速度和硬件设备的使用寿命。

上位机显示:

我们采用监控组态软件，从站的PLC中采集数据，实时的反映整个系统（本地站，无线电远程站）的状态。主要显示部分包括：水厂控制工艺图、运行状态表、报警和历史数据的查询，统计报表、趋势图。控制工艺图反映水厂的各个泵站的运行状态，并且以动态的图形、数据和实时的现场保持一致，运行状态表中反映主要设备的开关状态、现场仪表的参数、累计值（流量，水位，浊度，温度,PH,压力等）。报表，每天打印一份主要设备的状态的日报。除了在显示器上显示外，并且把主要数据显示在电子显示屏上。此系统投运以来一直正常工作，达到了预期的实施效果。

一、简介

 

    ZR200型旋挖钻机是湖南省长沙市长沙中联重工科技发展股份有限公司（简称中联重科）自主研制开发的一种基础工程中成孔作业的施工机械。中联重科是我国工程机械制造业的企业，主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家基础设施建设工程所需重大装备的研发制造。

中联重科ZR200型旋挖钻机是一种大口径桩基工程的成孔设备，采用卡特彼勒可拓展履带底盘、自行起落折叠桅杆、可伸缩钻杆和液压控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、彩色液晶触摸屏直接监控显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制，是大口径桩基础工程的理想的成孔设备。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是传统转盘钻机的5～10倍。在国外发达国家旋挖钻机早已作为灌注桩的主要施工机种。近几年旋挖钻机在国内已广泛应用于铁路、公路桥梁、**建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。右图为中联重科ZR200型旋挖钻机照片。

 

    ZR200型旋挖钻机的控制系统采用西门子S7-200系列plc的CPU224主模块、EM223扩展模块及EM222扩展模块各一个，实现对旋挖钻机液压系

 

    统电磁阀的自动控制、外部传感信号检测及与液晶触摸屏通讯实现人机界面等功能。

 

    二、控制系统方案设计

 

    旋挖钻机结构复杂、外部传感装置分布较多、各机构动作逻辑性强，且作业时工况恶劣、机身振动强烈，需要设计采用、功能丰富的控制部件以完成其控制功能。同时操作人员也需要通过清晰、直观的人机界面对设备进行的掌握与控制。

 

    通过选型对比，设计方案上采用西门子S7-200系列PLC作为控制系统的实现对旋挖钻机的控制、日本PROFACEGP系列液晶触摸屏作为人机界面对话设备，与外部传感装置、液压执行机构组成机电液一体化系统。

 触摸屏作为人机界面对话设备，主要进行钻进深度、回转角度的显示、深度设置、时间校对、及实现有关功能切换、按钮、指示、系统调试等功能。共设有：主作业画面、参数设置画面、报警记录画面、系统调试画面。其中主作业画面是操作人员工作时的主要对话界面。

三、控制系统主要功能

 

    西门子S7-200系列PLC是西门子公司为用户解决中小型自动化控制的主力产品。它具有运算速度快、功能齐全、性能、可灵活组合等特点，在的中小型自动化控制领域应用非常广泛。以下介绍S7-200系列PLC在旋挖钻机上的应用。

 

    1、双向高速计数信号

 

    S7-214CPU模块具有多路高速计数输入端口，可灵活设计实现多路单向、双向计数信号的检测。在旋挖钻机上应用其双向高速计数功能实现了上车回转角度、钻头钻孔深度检测。

 

    旋挖钻机上车部分为液压驱动的立旋转机构。在设计中采用旋转编码器其转动角度，通过对编码器A、B两路脉冲信号的检测，PLC的双向高速计数输入端可准确计算出旋挖钻机上车的相对角度（0-360O）变化值。

 

    同时PLC的复位信号输入端检测编码器的C相信号，在上车每次回转至编码器的一固定位置时将高速计数器内变量清零，可各种原因造成的计数误差，**计数的准确性。

 

    钻头钻孔深度检测的原理与上车回转角度基本相同，但复位信号采用按钮输入，由操作人员根据情况校准钻头深度零位值。在检测运算中计数值为钻头深度变化值。

 

    2、左右控制手柄多路按钮信号的检测

 

    旋挖钻机的控制主要通过驾驶座椅左右两个控制手柄的多个按钮控制实现，通过对PLC的指令编程，可转换实现按钮信号的上升沿、下降沿、延时控制等多种逻辑功能。

 

    3、外部传感信号的检测

 

    西门子S7-200系列PLC输入信号检测采用光耦隔离电流信号检测，可隔离输入信号线上因各种原因引起的非正常电气信号，电流信号检测方式可有效防止外部强干扰对正常信号的检测。同时各输入端输入信号的滤波时间可根据需要分别设置。

 

    旋挖钻机各机构动作频繁、控制复杂，在使用中容易因误操作造成设备损坏。在设计中对各机构关键部位均安装了外部传感装置其状态，当出现紧急情况时PLC将通过外部传感装置信号控制相应机构立即保护动作，保护人身和设备。

 

    4、实现对液压执行机构的控制

 

    西门子S7-200系列PLC的继电输出模块可直接控制液压系统的直流电磁线圈，只需在电磁线圈两端并接外部抑制二管，可较好的保护并延长内部继电器触点的使用寿命。

 

5、与PROFACE的GP系列液晶触摸屏通讯实现方便、直观的人机界面对话显示。

利用214CPU模块上的485通讯接口与PROFACE的GP系列液晶触摸屏通讯，将PLC检测计算的旋挖钻机各参数直观的显示在触摸屏上，同时可直接通过触摸屏实现对液压系统的控制和调试。

 

    plc在中联重科ZR200型旋挖钻机的应用中，能很好的实现所需的各种功能，以下为总结的设计体会。

 

    直流供电型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的标称值内，实际应用中可满足旋挖钻机DC24V的供电环境下，并能承受点火及作业过程中的各种干扰，非常适合工程机械的柴油发动机24V电源环境；丰富的高速计数端口适合与各种传感装置匹配进行信号检测；CPU模块内部集成的PPI通讯接口可实现多种方式的数据通讯，与多种触摸屏端口方便的实现通讯传输。