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西门子PLC S7-300、400系列PLC的分布式扩展介绍

通过现场总线，以通信的方式对远程丨/O站点信号进行读写操作，这种分布式扩展方式渐渐替代了原有的中央扩展方式，使用分布式扩展方式有以下几点好处： 

1)使用分布式扩展，可以大大地扩展CPU与远程1/O站的距离，最远可以达到几十千米。 
2)接线方便，远程I/O站通常放置于传感器附近，通过一根总线就可以将丨/0站的信 号采集到CPU中，而不用将所有的信号线连接到主控室。
3)节省布线的费用，使用远程I/O站，大大降低了电缆的使用量，从而降低了布线费用。 
4)远程丨/0站的种类多，适合各种应用的场合。 
5)便于调试，复杂的接线往往增加调试的时间，但使用分布式扩展的方式，在I/O站即可校正传感器的信号。
6)节省工程时间。 
7)便于设备的维护。 
8)由于通信方式统一，第三方的设备很容易集成到系统中。 
9)为了增加系统的可靠性，远程I/O站也可以成为智能从站，独立控制远程设备。 
10)在一些不便布线的场合，如旋转台、玻璃隔断等，可以使用红外、无线以太网、 滑触线等方式通信。 
11)通过现场总线，可以对总线上所有智能的站点进行编程。 
通过现场总线PR0FIBUS-DP实现的分布式扩展，如下图所示（STEP7配置界面）。

PROFIBUS-DP现场总线的通信介质为屏蔽双绞线或光纤，一条现场总线带有远程I/O 站的个数与主站的类型有关，通常S7-300系列PLC集成的DP接口可以连接64个远程从站，S7-400系列PLC可以连接123个远程从站。PR0FIBUS-DP主站循环访问从站数据，具有独立的处理功能，不占用CPU的运行时间，从站轮询时间典型值为10ms左右，满足实时性的要求。 

随着以太网的快速发展，以太网的实时性得到很大的提高，基于实时以太网的PR0F1-NET-I0满足现场设备实时性的控制要求，也可以实现分布式扩展。PROFINET-IO与PROFIBUS-DP相比，连接的I/O站个数更多，如果使用等实时（IRT) 技术，可以满足非常高的实时性要求，循环时间可以为1ms，循环间隔误差小于1us。

PLC部分经验简谈！

PLC通讯端口损坏一例

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我们有一项工程，PLC端口烧坏。PLC通讯线是通过滑环引出的。考虑到前几天刚下过雨，怀疑是滑环进水引起的PLC通讯线短路，而烧坏PLC端口的。用摇表测量通讯线（线路两端均悬空），发现通讯线间有电阻，正常时应为无穷大，而测量时，电阻在5M～10M之间。从而认定PLC端口烧坏是滑环进水造成的，更换滑环后正常。

尽量避免多次调用同一子程序

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在程序中，多次调用同一个子程序，在语法方面没有什么错误，但我们要尽量避免这一做法，尤其是在带有形式参数时。

电缆的各导线间都存在电容，合格的电缆能把此容值限制在一定范围之内。就是合格的电缆，当电缆长度超过一定长度时，各线间的电容容值也会超过所要求的值，当把此电缆用于PLC输入时，线间电容就有可能引起PLC的误动作，会出现许多无法理解的现象。主要为：
明明接线正确，但PLC却没有输入；
PLC应该有的输入没有，而不应该有的却有，即PLC输入互相干扰。

最近，在调试一PLC系统时，就出现了一种现象。MIC传感器不动作，或动作后，另一传感器（FLY）的动作影响MIC传感器，即：MIC动作时，FLY传感器一动作，MIC就变成不动作了。也就是：传感器的动作彼此影响，怀疑是电缆质量不好，线间电容不合要求造成的。直接把MIC传感器接到PLC，不使用电缆后，一切动作正常。

消除线间电容影响的办法：

（1）使用电缆芯绞合在一起的电缆；

（2）尽量缩短使用电缆的长度；

（3）把互相干扰的输入分开使用电缆；

（4）使用屏蔽电缆。

PLC合理编程消除误操作

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（1）消除手指颤动：使用微分指令DIFU（13）来检索按钮送入电信号的上升沿，在一个执行周期里PLC只执行一次，从而避免此类误操作；

（2）无意识操作：
①优化显示功能，使用不同的指示灯来显示各种不同的工作状态：平光－运行状态，高频闪光（1秒1次）－试验状态，低频闪光（3秒闪1次）－步进状态
②输入信号联锁

变频器过电压处理一例

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减小给定使电机减速运行时，电机进入再生发电制动状态，电机回馈给变频器的能量亦较高，这些能量贮存在滤波电容器中，使电容上的电压升高，并很快达到直流过电压保护的整定值而使变频器跳闸。

采取在变频器外部增设制动电阻的措施，用该电阻将电机回馈到直流侧的再生电能消耗掉。

变频器过电流处理一例

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我们用变频器带120个小电机，当其中一个小电机发生过流故障时，变频器就会过流故障报警，导致变频器掉闸，从而导致其它正常的小电机也停止工作，这是我们所不期望的。

处理方法： 
在变频器输出侧加装1：1的隔离变压器，当其中一台或几小电机发生过流故障，故障电流直流冲击变压器，而不是冲击变频器，从而预防了变频器的掉闸。经实验后，工作良好，再没发生以前的正常电机也停机的故障。

PLC系统的定期检查和维护

一、plc检查与维护

1.定期检查

PLC是一种工业控制设备，尽管在可靠性方面采取了许多措施，但工作环境对PLC影响还是很大的。所以，通常每个半年时间应对PLC做定期检查。如果PLC的工作条件不符合规定的标准，就要做一些应急处理，以便使PLC工作在规定的标准环境。

2.日常维护

PLC除了锂电池和继电器输出触点外，基本没有其它易损元器件。由于存放用户程序的随机存储器(RAM)，计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约5年，当锂电池的电压逐渐降低达一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落指示灯亮。提示用户注意，有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，必须更换电池，这是日常维护的主要内容。

调换锂电池步骤：

① 在拆装前，应先让PLC通电15S以上(这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可队PLC做短暂供电，以保护RAM中的信息不丢失);

② 断开PLC的交流电源

③ 打开基本单元的电池盖板

④ 取下旧电池，装上新电池

⑤ 盖上电池盖板

更换电池时间要尽量短，一般不允许超过3min。如果时间过长，RAM中的程序将消失。

二、故障查找

PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。

下面以一种plc做为描述样板，其余各型PLC大同小异，介绍plc的维护、诊断、更换的方法。

维护概述

一般各型PLC(以一种plc做为描述样板，其余各型PLC大同小异)均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，迅速找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的动作需要许多时间。

查找故障的设备

PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为核心的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器或笔记本。

基本的查找故障顺序

提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，高级精密电压表或特殊的测试程序。

1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就更换CPU框架。

2、PWR(电源)灯亮否?如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

4、BATT(电池)灯亮否?如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的*步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要更换框架。

一般查找故障步骤

其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的工具就是您的感觉和经验。首先，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号(输入，定时器，线川，鼓轮控制器等)。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不*，则更换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要更换， 那么，在您更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示*，就要比较一下发光二极管与输入装置(按钮、限位开关等)的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要更换I/O装置，现场接线或电源;否则，要更换输入模块。

5、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出*个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二和第三步检查该输入点，如是线川，就按第四步和第五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

6、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要更换CPU模块。

7、如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

组件的更换

下面是更换系统的步骤

一、更换框架

1、切断AC电源 ;如装有编程器，拔掉编程器 。

2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。

3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。

4、如果CPU框架，拔除CPU组件和填充模块。将它放在安全的地方，以便以后重新安装。

5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。

6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。

7、将新的框架 从顶部螺丝上套进去，

8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。

9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时*。如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。

10、插入卸下的CPU和填充模块。

11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。

12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。

二、CPU模块的更换

1、切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。

2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。

3、把模快从槽中垂直拔出。

4、如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。

5、首先将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。

6、轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准顶部导槽。

7、把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁进卡口。

8、重新插上编程器，并通电。

9、在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。

三、I/O模块的更换

1、切断框架和I/O系统的电源。

2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。

3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。

4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。

5、垂直向上拔出I/O模块。

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