S5PLC自动停机故障分析及处理
摘要：文中电源、软件、硬件等方面分析了S5PLC自动停机故障，对分析出的问题提出解决方法。
关键词：自动停机 故障分析 解决对策
S5系列的PLC是德国西门子公司的主导工业过程控制机型，该机型在我国的冶金、化工等工业生产过程控制中应用较为普遍。由于冶金工业的生产环境较差，受金属粉尘等的影响，在应用中出现的一些故障，以CPU在工作中突然自动停机（俗称“死机”）的现象较为常见。本文结合西门子S5系列PLC在莱钢3#连铸、石灰竖炉、热送辊道、4#制氧的实际应用情况，对西门子S5系列PLC运行中自动停机的故障现象进行综合分析，并对解决对策进行讨论。造成S5系列PLC运行中自动停机的主要原因有以下几个方面：
1.PLC电源部分
1.1.电源波动、西门子公司生产的S5—115U、S5—150U、S5—155U系列PLC电源模块有直流24V、交流115/230V等多种型号。其电压允许波动范围AC220V为+20%----—15%；DC24V为+25%------—16%。如此宽松的允许范围，在容量足够大的电源情况下，甚至可以不用各种稳压设备即可满足用户使用。但是当电源容量有限，有较大负荷设备启动时，会造成瞬间或短时低电压，且超过允许电压波动范围而造成“死机”。还有一种情况，即电源模板采用DC24V，该机I/O模块均采用DC24V电压，而且电源模板和I/O模板公用一路直流电源供电。当供电线路较长，随着输出模板所带的负荷增加，线路供电电流增大，造成线路压降超过PLC允许波动范围时也会造成自动停机。这两种“死机”故障对PLC本身及所控制的设备的危害较严重，尤其是电源模板与I/O模板公用一路电源时，PLC开机运行线路压降造成停机，停机后电压回升，再开机运行，再停机。如此反复对PLC造成带负荷开机，造成所控制设备的严重损坏，有时会发生不必要的重大人身和设备事故。针对上述情况，若是电源容量不足应增加供电电源容量或增设稳压设备，若是因为线路压降大，可适当增加导线截面或电源模板和I/O模板分开供电。
1.2扩展板单元上的电源掉电，造成CPU停机时QVI红灯亮，出现第这种原因可以查找扩展单元上的电源，排除供电电源的故障，以提高供电的可靠性。
1.3.AS311上的24V直流外接电源电压过低，其值不在20—30V之间，或电压波动过大，滤波不良等，不能保证远程通讯模板IM311中CPU正常工作。对于这种原因，要在系统运行中保持其电压值在20—30V之间，可采取24VDC前加装交流稳压装置或采用对通讯模板采用24V的DDZ—Ⅲ5A直流仪表电源单独供电。
2.软件编制方面
S5系列PLC系统软件丰富，应用软件采用程序块结构方式。用户可根据不同的控制来编制若干功能的程序块，再由组块调用程序完成全部控制任务。由于编制程序的思路、风格的各异，如稍有不慎会因编制软件的原因造成PLC运行中突然自动停机，其主要表现在以下几个方面：
2.1.程序运行的周期大于用户设定的周期时间，如果因这种原因停机，则停机时CPU上的“ZYK”红灯要亮。这种情况可以修改设定时间，或者修改软件，减少周期时间加以解决。
2.2.停机时如果是CPU的“QVI”红灯亮，表示CPU读入或输出的某些模块的信息，前后用的时间大于系统规定的时间，这种故障情况由以下几种原因引起：
（1）.离散扩展板306上设定的模板被取下或者某些离散扩展板出现故障。
（2）.替换错误，程序中所有的数据字无定义或被用的功能块参数填错。
(3)扩展板单元上的电源掉电，或扩展板供电电源部分有故障。
上述的各种故障原因，其具体处理方法是：在出现某一种故障时，可以在编程器上通过F7、F8功能键查找用户地址设定区，看CPU承认的地址和用户在离散扩展板IM306上所设定的地址是否一致，找出原因加以排除。多数情况是由于IN306模板工作不稳定而引起的。对于第二种故障现象，可以查看用户中断堆栈，用F7、F8或F7、F6键查找是哪个程序块或数据块的错误，修改其软件即可解决。
2.3.在具有中断管理能力的程序中，循环程序（即主程序）与中断服务程序（即子程序）中使用了同一个标志，当从中断服务程序中返回时，就有可能将循环程序中该标志状态改变，从而造成出错或不必要的停机故障，解决的办法是修改软件。
2.4.程序编制有逻辑错误，致使程序进入死循环而退不出来；或使用了非法语句也会造成停机，纠正编程中的错误。
3硬件配置方面
3.1.在冶金企业生产过程控制中选用S5—150U和 S5—155U机型所构成的控制系统，极易出现的自动停机现象。原因是这两种机型为裸扳机型，这样对导电粉尘的要求要比S5—115U系列的指标高。我公司的3#连铸上选用S5—155U机型的PLC，所出现的自动停机现象，都是因导电粉尘落到机板上造成自然爬电所致。因此在使用S5—155U和S5—150U两种机型时，要充分考虑到该机型对工作环境的要求，以减少因导电粉尘影响机器的正常运行，也可采用PLC柜正压技术。
3.2.在生产现场往往还会出现时有时无的故障，有时在停机后，采用冷启动就能奏效；有时必须采取重新传送程序（用编程器将拷贝的程序覆盖PLC原程序）方能奏效。象这种情况一般都是软件问题，只要进行必要的技术操作故障即可排除。否则是硬件的问题，可从两个方面去分析；一是由于现场环境差，长时间运行，模板插槽处积灰太多再加上机械震动造成接触不良，致使CPU运行出错而停机。二是CPU出了故障或是其他模板损坏。此时可通过编程器使用“中断堆栈”（ISTACK）功能扫描操作系统的各种“分析位”确定中断停机的故障原因及地址。如果信息提示故障原因来自I/O方面，可以将I/O模板及CPU模板拆下吹扫并清洗底版插槽，重新安装，再启动，往往故障可以排除。若鼓掌仍未排除，说明CPU模板或I/O模板已损坏需更换。
4.结语
S5系列PLC在冶金企业应用较为广泛，由于S5系列PLC本身的技术特性、冶金企业供电质量、工作环境及编程人员的思路和方法等因素，S5系列PLC产生的自动停机故障是多样性的，原因也是多方面的，在此分析造成S5系列PLC产生的自动停机故障是笔者在工作实践的总结，其不具有普遍性。故在此希望与业内同人共同进行探讨，以使由S5系列PLC构成的控制系统更加完善，运行更加可靠。