| |
西门子S7-400H PLC的几种故障分析及处理方法 | |
为节省流量,手机版未显示文章中的图片,请点击此处浏览网页版 | |
可编程控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要支柱之一,在工业生产领域得到了广泛的使用,西门子公司的PLC产品有SIMATIC S7、M7和C7等几大系列,S7系列是传统意义的PLC产品,其中S7-400是用于中高级性能要求的大型PLC,可以扩展300多个模块。S7-300/400可以组成MPI(多点接口),PROFIBUS网络和工业以太网。
1 S7-400的基本结构与特点
1.1 基本结构
S7-400采用大模块结构,由机架、电源模块(PS)、中央处理单元(CPU)、数字量输入/输出(DI/DO)模块、模拟量输入/输出(AI/AO)模块、通信处理器(CP)、功能模块(FM)和接口模块(IM)组成。DI/DO模块和AI/AO模块统称为信号模块(SM)。机架用来固定模块、提供模块工作电压,并通过信号总线将不同模块连接在一起。S7-400提供了多种级别的CPU模块和种类齐全的通用功能模块。$7-400采用模块化无风扇设计,性能范围宽广的不同模块可以灵活组合,扩展方便。
1.2 特点
S7-400的特点有:
a.运行速度高,存储器容量大;
b.I/O扩展功能强,可以扩展21个机架;
c.极强的通信能力,容易实现分布式结构和冗余控制系统,集成的MPI能建立最多32个站的简单网络,大多数CPU集成由PROFIBUS—DP主站接口,可以用来建立高速的分布式系统;
d.能通过钥匙开关盒口令实现安全保护;
e.诊断功能强,最新的故障和中断时间保存
在FIFO(先入先出)缓冲区。
2 S7-400的配置和工作原理
2.1 S7-400的配置
S7-400按冗余方式设计,主要器件都是双重的,可以在发生故障时继续使用备用的元器件。S7-400由两个子系统组成,每个系统有一块有容错功能的CPU414-4H,一块PS407电源模块。同步子模块用于连接两个中央处理器,放置在中央处理器内部,并由光缆互连。每个中央处理器上有S7I/O模块,中央控制器也可以有扩展机架或ET200M分布式I/O。
中央功能总是冗余配置的,I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置,具体说明如下:
a.常规单通道单路配置。两个子系统只有一个有一套I/O模块(单通道),它可以在一个中央控制器中,或者是分布式的I/O站。I/O模块只能被该子系统访问,读出的I/O信息同时提供给两个中央控制器。如果出现故障,属于故障控制器的I/O模块退出运行。
b.单通道切换式配置。单通道切换式配置的I/O模块虽然是单通道设计,但是两个中央控制器都可以通过冗余的PROFIBUS-DP网络访问I/O模块。切换式I/O模块只能在ET-200M远程I/O站中。
c.双通道I/O模块容错冗余配置。系统中有两套相同的容错冗余配置的I/O模块,每一个子系统都可以访问这两套I/O模块。
2.2 S7-400H冗余控制PLC的工作原理
S7-400H采用“热备用”模式的自动冗余原理,在发生故障时无扰动的自动切换。无故障时子单元处于运行状态,如果发生故障,正常工作的子单元能独立完成整个过程的控制。为了保证无扰动切换,必须实现中央控制器链路中间的快速、可靠的数据交换。两个控制器必须使用相同的用户程序,自动的接受相同的数据块,过程映像和相同的内部数据,例如定时器、计数器及存储器等。
这样可以确保两个中央控制器同步的更新内容,在任意一个系统有故障时,另一个可以承担全部控制任务。
S7-400H采用“事件驱动同步“,在两个子单元的内部状态不同时,例如在直接I/O访问、中断、报警和修改实时时钟,就会进行同步操作。通过通信功能修改数据,由操作系统自动执行同步功能,不需要用户编程。
S7-400H对中央控制器之间的链接、CPU模块、处理器、ASIC和存储器进行自检。在启动后每个子单元完成执行所有的测试功能。每个周期只执行部分自检功能,以减轻CPU的负担。
3 S7-400H冗余故障分析及相应处理
3.1 丙烯循环气压缩机控制系统
聚丙烯装置丙烯循环气压缩机(PK301)的控制系统是一套典型的S7-400H PLC,其结构如图1所示。 (图片) (图片) | |
电脑版 | 客户端 | 关于我们 |
佳工机电网 - 机电行业首选网站 |