西門子PLC系統(tǒng)中模擬量干擾引起的故障分析及解決

葛培　邱天博

摘要：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)頻繁出現(xiàn)滿量程的故障現(xiàn)象，本文首先對(duì)控制系統(tǒng)及模擬量等接地可靠性檢查處理，其次考慮控制系統(tǒng)電源容量方面對(duì)干擾影響處理，最終回到西門子控制系統(tǒng)接線規(guī)范性及抗干擾處理，達(dá)到徹底消除干擾的目的。

關(guān)鍵詞：西門子PLC；模擬量；故障

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0014-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性顯得至關(guān)重要，而由干擾引起控制系統(tǒng)的故障層出不窮，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行。本文通過現(xiàn)場(chǎng)模擬量顯示滿量程故障分析，減輕干擾帶來的破壞，最終達(dá)到消除干擾目的。

1 數(shù)字化系統(tǒng)故障簡(jiǎn)述

一套沖渣溢流回水系統(tǒng)，如圖1所示設(shè)備包含超聲波液位儀4臺(tái)，分別連續(xù)顯示并控制調(diào)節(jié)池、清水池、回用水池、污泥池的上下液位；電磁流量計(jì)3套，分別監(jiān)測(cè)廢水輸送泵出口流量、清水池泵流量、污泥池螺桿泵處理流量；故障現(xiàn)象：4個(gè)液位計(jì)顯示滿量程，現(xiàn)場(chǎng)檢查，一只回水池液位計(jì)故障，在更換新的液位計(jì)后，現(xiàn)場(chǎng)所有液位計(jì)顯示正常，但上位機(jī)仍然出現(xiàn)模擬量顯示故障，檢查通訊連接正常。液位出現(xiàn)信號(hào)全部顯示2.7米，經(jīng)過幾個(gè)月的跟蹤記錄，每個(gè)月大概出現(xiàn)幾次，時(shí)間沒有規(guī)律，對(duì)流量計(jì)電源停電無(wú)效，而總電源停后恢復(fù)正常，由此判定PLC有干擾引起故障。

2 數(shù)字化系統(tǒng)故障分析與解決

2.1 接地情況的分析和處理

考慮交流地和信號(hào)接地不可共用，屏蔽地和保護(hù)接地應(yīng)連接各自接地排，模擬信號(hào)屏蔽線接地，控制系統(tǒng)以及柜體的接地進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)液位計(jì)采用兩點(diǎn)接地，部分液位計(jì)電纜存在破損并且與屏蔽有接觸，對(duì)模擬量的現(xiàn)場(chǎng)接線屏蔽層拆除，統(tǒng)一采用柜體端接地[1]。

2.2 控制系統(tǒng)電源負(fù)載能力計(jì)算及處理

考慮控制系統(tǒng)電源負(fù)載能力越小，干擾影響越大，系統(tǒng)采用s7-300plc如表1所示，通過表中各模塊設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算電源容量是否滿足要求[2]：

計(jì)算5V背板總線吸取的電流=100+200+15+110*4+50*2=855 mA<1.2A最大背板輸出電流；計(jì)算24V負(fù)載電流：CPU+365+CP+DI*4+DO*2+AI*2=900+200+400+ 7*32*4（896）+（160+37×32）*2（2688）+30=5114mA。

電源應(yīng)留有0.5-1倍余量，而且電源的效率在70-85%，5114* 1.5/0.8=9.588A<10A，電源容量基本滿足要求，考慮電源品質(zhì)將PS307更換為sitop PSU100s 10A，效果不是太明顯，又更換sitop 20A電源，幾個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)一次故障，故障頻次明顯減少，說明由于電源負(fù)荷能力小，在外部干擾大時(shí)，影響供電的穩(wěn)定性。

干擾仍然存在，分析模擬量接線。液位計(jì)采用兩線制，由明緯電源單獨(dú)供電DC24V 10A，根據(jù)模塊式示意圖接線正確，但根據(jù)《S7300系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)原則及I/O模塊接線注意事項(xiàng)》，如圖2所示[3]。為了避免輸入模擬量模塊超過共模電壓（Ucm）以及避免隨后出現(xiàn)的測(cè)量值上溢或下溢，M-輸入端互聯(lián)接模擬地，關(guān)閉沒有使用的通道并且同樣M-接模塊地。經(jīng)過處理，更換回10A電源，干擾故障消除。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從液位計(jì)等模擬量滿量程的故障現(xiàn)象，處理接地不可靠引起的干擾來源，而電源的容量適當(dāng)放大可以減輕干擾帶來的破壞，根據(jù)西門子PLC300設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步消除模擬量引入的干擾，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 周小偉，周曉琿.PLC模擬量處理位數(shù)引發(fā)故障處理[J].設(shè)備管理與維修，2015（12）：94.

[2] 李超，何安鋼.PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障分析及處理[J].河南科技，2011（10）：32.

[3] 王智明.PLC基于開關(guān)量實(shí)現(xiàn)模擬量輸出的方法[J].機(jī)電工程，2009，26（5）：105-107.

Abstract：Aiming at the frequent failure of full range liquid level gauge on site， firstly the grounding reliability of control system and analog is checked and processed， secondly the influence of power supply capacity on interference is considered， finally return to Siemens control system wiring normative and anti-jamming treatment， achieve the purpose of eliminating interference completely.

Key words：siemens PLC； analog quantity； fault