广东西门子V90伺服系统代理商

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西门子S7-300 PLC通过STEP 7编程软件诊断功能进行故障诊断的基本方法

    西门子S7-300 PLC具有非常强大的故障诊断功能，通过STEP 7编程软件可以获得大量的硬件故障与编程错误的信息，使用户能迅速地查找到故障。

    这里的诊断是指S7-300 PLC内部集成的错误识别和记录功能，错误信息在CPU的诊断缓冲区内。有错误或事件发生时，标有日期和时间的信息被保存到诊断缓冲区，时间保存到系统的状态表中，如果用户已对有关的错误处理组织块编程，CPU将调用该组织块。

    在SIMATIC管理器中用菜单命令“查看”→“在线”打开在线窗口。打开所有的站，查看是否有CPU显示了指示错误或故障的诊断符号。

    诊断符号用来形象直观地表示模块的运行模式和模块的故障状态，如图5-32所示。如果模块有诊断信息，在模块符号上将会增加一个诊断符号或者模块符号的对比度降低。

    图5-32    诊断符号

    诊断符号“当前组态与实际组态不匹配”表示被组态的模块不存在或者插入了与组态的模块型号不同的模块。

    诊断符号“无法诊断”表示无线上连接或该模块不支持模块诊断信息，例如电源模块或子模块。

    “强制”符号表示在该模块上有变量被强制，即在模块的用户程序中有变量被赋予一个固定值，该数据值不能被程序改变。“强制”符号可以与其他符号组合在一起显示，如图5-32中“强制与运行”符号。

    从在线的SIMATIC管理器的窗口、在线的硬件诊断功能打开的快速窗口和在线的硬件组态窗口（诊断窗口），都可以观察到诊断符号。

    通过观察诊断符号，町以判断CPU模块的运行模式是否有强制变量，CPU模块和功能模块(FM)是否有故障。

    打开在线窗口，在SIMATIC管理器中执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“硬件诊断”，将打开硬件诊断快速浏览窗口。在该窗口中显示PLC的状态，看到诊断功能的模块硬件故障，双击“故障模块”可以获得详细的故障信息。

STEP 7提供了可视化的在线调试功能。在STEP 7中完成的硬件组态和用户程序必须下载到PLC中，经过软硬件的联合调试成功后，才能终完成控制任务。

    PLC是运行在工业环境中的控制器，一般而言可靠性比较高，出现故障的概率较低，但出现故障也是难以避免的。一般引发故障的原因有很多，故障的后果也有很多种。

    引发故障的原因虽然我们不能*控制，但是我们可以通过日常的检查和定期的维护来消除多种隐患，把故障率降到低。故障后果轻的可能造成设备的停机，影响生产的数量；重的可能造成财产损失和人员伤亡，如果是一些特殊的控制对象，一旦出现故障可能会引发更严重的后果。

    对于维护人员来说重要的是找到故障的原因，迅速排除故障，尽快恢复系统的运行。对于系统设计人员来说，在设计时要考虑到故障发生后系统的自我保护措施，力争使故障的停机时间短，造成损失小。

    一般PLC的故障主要由外部故障或内部错误造成。外部故障由外部传感器或执行机构的故障等引发PLC产生故障，可能会使整个系统停机，甚至烧坏PLC。

    而内部错误是PLC内部的功能性错误或编程错误造成的，可以使系统停机。S7-300 PLC具有很强的错误（或称故障）检测和处理能力，CPU检测到某种错误后，操作系统调用对应的组织块，用户可以在组织块中编程，对发生的错误采取相应的措施。对于大多数错误，如果没有给组织块编程，出现错误时CPU将进入STOP模式。对于比较复杂的逻辑控制，用经验设计法就不合适，适合用功能图设计。功能图设计法无疑是应用为广泛的设计方。功能图就是顺序功能图。功能图设计法就是先根据系统的控制要求画出功能图，再根据功能图设计梯形图。可采用基本指令、复位／置位指令和功能指令设计梯形图。因此，设计功能图是整个程序设计过程中的关键，也是难点。

    用基本指令编写梯形图指令是容易被想到的方法，不需要了解较多的指令。采用这种方法编写程序的过程是：先根据控制要求设计正确的功能图，再根据功能图写出正确的布尔表达式，后根据布尔表达式画基本指令梯形图。以下用一个例子讲解利用基本指令编写梯形图指令的方法。

    【实例】如图5-23所示的气动机械手由3个汽缸组成，即汽缸A、B、C。其接线图如图5-24所示。其工作过程是：当接近开关SQ0检测到有物体时，系统开始工作，汽缸A向左运行；到极限位置SQ2后，汽缸B向下运行，直到极限位置SQ4为止；接着手指汽缸C抓住物体，延时1s；然后汽缸B向上运行；到极限位置SQ3后，汽缸A向右运行；到极限位置SQ1，此时手指汽缸C释放物体，并延时1s，完成搬运工作。电磁阀YV1上电汽缸A向左运行，电磁阀YV2上电汽缸A向右运行，电磁阀YV3上电，汽缸B向下运行，电磁阀YV4上电，汽缸B向上运行，电磁阀YV5上电，汽缸C夹紧，电磁阀YV5断电，汽缸C松开。请画出接线图、功能图和梯形图。

    【解答】

    这个运动逻辑看起来比较复杂，如果不掌握规律，则很难设计出正确的梯形图，一般先根据题意画出功能图，再根据功能图写出布尔表达式，如图5-25所示。布尔表达式是有规律的，当前步的步名对应的继电器（如M0.1）等于上一步的步名对应的继电器(M0.0)与上一步的转换条件(I0.2)的乘积，再加上当前步的步名对应的继电器(M0.1)与下一步的步名对应的继电器非的乘积()，其他的布尔表达式的写法类似，后根据布尔表达式画出梯形图，如图5-26和图5-27所示。在整个过程中，功能图是关键，也是难点，而根据功能图写出布尔表达式和画出梯形图比较简单。

 经验设计法就是在一些典型的梯形图的基础上，根据具体的对象对控制系统的具体要求，对原有的梯形图进行修改和完善。这种方法适合有一定工作经验的人，这些人有现成的资料，特别在产品更新换代时，使用这种方法比较节省时间。下面举例说明这种方法的思路。

    【实例】图5-20为小车运输系统的示意图和I/O接线图，SQ1、SQ2、SQ3和SQ4是限位开关，小车在SQ1处装料，10s后右行，到SQ2后停止卸料10s后左行，碰到SQ1后停下装料，就这样不停循环工作，限位开关SQ3和SQ4的作用是当SQ2或者SQ1失效时，SQ3和SQ4起保护作用，SB1是起动按钮，SB2是停止按钮。

    【解答】

    小车左行和右行是不能同时进行的，因此有联锁关系，与电动机的正、反转的梯形图类似，因此先画出电动机正、反转控制的梯形图，如图5-21所示，再在这个梯形图的基础上进行修改，增加4个限位开关的输入，增加两个定时器。

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