产品:1275
西门子PLC控制系统失控一例分析和处理
一、系统相关内容介绍 （西门子S7-1200系列PLC）
该生产线为一线排开式，工件装夹在随行夹具上，随行夹具在各工位分别进行加工，然后从自动线上方返回，生产线的前后分别是随行夹具的提升机和降落机工位。 控制系统采用德国西门子公司的S5 115U控制系统，共有2200左右个输入点、输出点，运用STEP5编程语言进行编程。
图1
图1 为提升机工位部件图。其工作原理为：挡铁落下，滚轮正转，夹具进入升降台，夹具输入信号（I122.3）有，滚轮停止。若上滚道料满信号没有，则升降台升起，到上位，滚轮反转，夹具离开升降台，然后升降台下降，完成一次夹具的运输。
二、失控现象 （西门子S7-1500系列PLC）
系统运行4年来，一直比较稳定，但近半年来，偶尔出现升降台在下降过程中，随行夹具从上滚道掉下来的现象，导致升降台上的滚轮和接近开关被砸坏，严重影响车间的正常生产。然而，把夹具移开，修理好滚轮和开关后，升降台又可正常工作。
针对这一故障现象，开始认为是料出检测传感器有铁削或其线路接触不良、PLC输入点（DIGIT INPUT）有故障，或者上滚道卡住随行夹具，然而经过检查分析，排除了以上因素，又分析现象不定期出现且周期较长（有时1、2个星期，有时一个月发生一次），怀疑可能是干扰所致，但对应采取一系措施后仍不见效，故亦可排除此种可能性。
三、故障分析
（1）通过计算机，把PLC中的有关控制程序调出来，如图2所示。
图2 |
相关信号说明： I122.0——下滚道有料输入 I122.1——挡铁在下输入 I122.4——挡铁在上输入 I124.0——上滚道工作输入 F0.1——全线预停标志 F203.0——工位自动工作标志 Q123.0——挡铁放料输出 Q123.2——升降台正转输出 Q123.3——升降台反转输出 Q123.4——升降台下降输出 Q123.5——升降台提升输出
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正常运行时，升降台上升到上位，滚轮反转，随行夹具离开升降台到上滚轮返回。当夹具离开传感器（I122.2）一有信号，中间标志F204.6被置位，夹具离开信号输入没有后，延时4S复位标志F25.3，标志F25.3复位后，升降台下降条件满足，升降台开始下降。
***初的设计思想是：升降台在上位时，夹具离开传感器从有信号到无信号到延时4S，随行夹具完全可以全部离开升降台到上滚道。然而，当发生故障时，显然是夹具没有完全离开升降台而造成的，经过仔细观察，原来是因为升降台在提升到上位时由于存在惯性反弹作用，升降台到上位时，又稍微向下滑落一点。同时，滚轮由于长期工作，存在一定的磨损，滚轮的间隙逐渐增大，在升降台与上滚道之间存在位置差，当夹具经过料出接近开关时，料出发讯，F204.6被置位,而在夹具往上滚道爬的过程中，料出开关（料出开关是接近开关，检测有一定的距离）有时检测不到，滚轮出现打滑现象，造成夹具在规定的时间内没有完全离开升降台，而是一部分在升降台上，一部分在上滚道上，当升降台下降时，夹具就有可能掉下来。由于升降台没有完全到上位和料出开关检测不到都是偶尔出现，而且在一般情况下，夹具在4S之内也能离开升降台,所以夹具掉下来的机率很小，1、2个星期或1个月才出现1次。
(2)控制器。如果是控制器发生故障，则可能输入模块或者是电压出现异常。电压的异常可以通过测量两端的电压判断出来。为了保证电压故障检测的正确性和安全性，应该首先关闭相关的输电设备，再进行电压检测。而输入模块的故障则需要在系统自动检测的基础上，让专业检修人员采取进一步的措施才能够得到比较正确的检测。系统自动检测主要是利用梯形图监控PLC系统的运行状态。如果指示灯显示出现故障，则进一步分析到底是输入接口还是输出接口出现问题。发现后题端口之后，改动相应程序恢复正常运行。然后再由人工对端口进行维修或者更换。
(3)电源。PLC系统本身的电源部件需要将交流电转化为直流电，如果电源出现问题，首先应考虑是否部件的寿命已经到期。正常的电源部件需要5年一换，如果是部件的问题，则重新更换完全一样的部件即可。其次应该考虑过电流引起的熔丝熔断，而引发过电流的原因又可分为CPU和1/0单元内部的部件发生故障，或者是触碰到金属而导致电路短路。然后还应该考虑是否电压不稳而造成电源无法正常使用。
(4)1/0卡件。首先应检查总线插座是否连接良好，接口处是否完好。如果经过判断发现1/0卡件出现故障，则可以更换通道或是用备用卡件更换。内部元件的老化和陈旧可能会导致卡件无法正常工作，而对卡件内部进行检修比较困难，喜接更换卡件更为快捷高效。同时需注意/0连线走向的问题，尽量避免与其他线路出现重叠[4]。
(5)通讯卡件。通讯卡件能够确保PLC系统内部信息传达的畅通。首先通讯卡件的线路出现问题的话，则通讯系统也会随着出现故障。其次，接头处的连接也会影响通讯效果。总的来说，如果通讯卡件出现故障，则应该进行更换。但需要注意的是更换以后的通讯卡件应该重新设置通讯参数，否则不能恢复正常的通讯。
四、处理方法
此现象的产生主要是由于控制程序编制时的考虑不够周全所致，编制控制程序时没有周密分析升降台实际工作中可能出现的情况。为了避免该现象再次发生，将程序段6、段7修改为：
AN I122.1
A F200.0
= F200.1
A F200.1
R F200.0
A I122.2
S F200.0
A F200.1（I122.2的下降沿）
A I123.2
S F202.4
A Q123.4
R F203.4
为准确检测夹具的有无和防止开关被撞坏，把夹具离开传感器由接近开关改用光电开关，并移到上滚道上面，采用常开型 光电开关，考虑开关会损坏，用光电开关输入信号的下降沿来触发中间标志F203.4。经过改动后，再没出现夹具掉落的现象。