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西门子 S 7 - 4 0 0现场维护 Si e me n s S7 4 0 O F i e l d Ma i n t e n a n c e l 引言 随着工业和科技的不断发展，P L C 已经广泛地应用于所有的工业部门， 随着其应用范围的不断扩大 ，性能也 不 断提 高。 目前 ，P L C 的性 能主要包 括 ： 比较复 杂 的逻 辑控 制 ，运 动控 制 ，闭环过程控制 ，数据处理和多种 通信功能。下面对西 门子s 7 4 0 0 系列 P L C的硬件功能和硬件组态做简要阐 述，并对其在实际应用中常见故障的 处理方法进行说明 。 2 S 7 - 4 0 0 配置设计 2 1机架 5 4 P L C F A r一 河钢集团承德分公司 刘勇夫 陈秀 张家熙 吴振 王辉 L j U Y on f u Ch e n Xi u Zh an J i a x i W u Zh en W a n Q Hui 摘要：本文介绍了西门子 S 7 4 0 0系列P L C的硬件功能及其使用方法，以及 P L O在实际使用 中的抗干扰措施和 s 7 4 0 0 P L O在程序下装过程中遇到的问题及其处理方法 。 关键词：s 7 4 0 0 抗干扰措施 程序下装 Abs t r a c t ：Th i s p a p e r in t r o du c e s Si e me n s s 7 40 0 PL C h a r d wa r e f u n c t ion a n d u s e me t h o d s， a s we ll a s i n a c t u a l u s e o f P L C a n t i- j a mmi n g me a s u r e s a n d s 7 4 0 0 P L C o n p r o c e d u r e s r emo v e t h e a t r ic al mak e up an d c o s t u me t h e p r o blems i n t h e c ou r s e an d it s p r o c es s i n g met ho d Ke y wor d s：S7 4 0 0 An t i i n t e rfer e n c e me as u r es Pr o c e du r es r e mo v e 【 中图分类号 】T P 1 【 文献标识码】B 文章编号 1 6 0 6 - 5 1 2 3( 2 0 1 2 )0 7 0 0 5 4 0 4 S 7 4 0 0 机 架一共有六种 ，分别 是：U R 1 、U R 2 ，E R 1 、E R 2 ，C R 2 ，U R 2 一 H ，其 中U R 1 有 1 8 个插槽 ，U R 2 有9 个插 槽，它们既可 以作为主机架使用 ，也 可以作为扩展机架使用，它们都带有 一 个P 总线和C 总线 ，可 以安插 S 7 4 0 0 的所有模板，并可以安插M 7 4 0 0 系列 的各种扩展模板；E R i 有l 8 个插槽， E R 2 有9 个插槽，它们只有P 总线，未提 供中断线，没有给模块供电的2 4 Y 电 源，可以使用 电源模块 。接收I M 模块 和信号模块 ，但是 电源模块不能与 I M 4 6 卜i 接收模块一起使用。C R 2 有1 8 个插槽，带有一个P 总线和C 总线，可 以安插除了C P U ，接收I M ，以及M 7 4 0 0 系列扩展模板的所有模板 。U R 2 一 H 机架 用 于在一 个机 架 上配 置 一个 完整 的 s 7 4 0 0 H 冗余系统，也可以用于配置两 个具有电气隔离的独立运行的S 7 4 0 0 C P U ，每个均有 自己的I O ，U R 2 一 H 需要两个电源模块和两个冗余C P U 模 板 。我们生产 中大部分使用的机架是 U R I U R 2 。 2 2电源模块 S 7 4 0 0 电源模块 一般 可分 为：直 流输入型电源模块P S 4 0 5 系列，和交流 输入型 电源模块P S 4 0 7 。电源模块通过 背板总线 向S 7 4 0 0 提高D c 5 V 和D C 2 4 V 电 源 ，其输 出额定 电流有4 A 、I O A 、2 0 A 三种。此外 ，S 7 4 0 0 电源模块可 以进 行冗余设计 ，对于可靠性要求较高的 系统可 以安装冗余 电源 。实际生产中 电源模块一般使用P S 4 0 7 的居多 。 2 3 C P U模块 S 7 4 0 0 有7 C P U ，S 7 4 0 0 H 有两种 C P U ，其中C P U 4 1 2 一 i 、C P U 4 1 2 2 用于性 能 中等 的经济型中、小系统 ，它们最 小位操作指令执行时间为0 1 微秒，浮 点数加法指令执行时间为0 3 微秒 ，i o 过程映像 为4 K B ，包含有两个看 门狗 中断和 两个 过程 报警 ；C P U 4 i 4 2 、 C P U 4 1 4 3 的最小位操作指令执行时间 为0 0 6 微秒 ，浮 点数加法指令执行时 问为0 1 8 微秒，I 0 过程映像为8 K B ， 包含有四个看门狗中断和四个过程报 警 ；C P U 4 1 6 2 、C P U 4 1 6 3 、的的最 小 位操作指令执行 时问为0 0 4 微秒，浮 点数加法指令执行 时间为0 1 2 微秒 ， I O 过程映像为1 6 K B ，包含有九个看门 狗 中断和八个过程报警 ；C P U 4 1 7 4 的 的最小位操作指令执行时间为0 0 3 微 秒 ，浮 点数加法指令执行时间为0 0 9 微秒， o 过程映像为1 6 K B ，包含有九 个看门狗中断和八个过程报警：s 7 4 0 0 H 为带有冗余 的C P U 模块 ，它处理 指 令的时间极快 ，只 需要0 i 微秒 ， 具有4M B的RA M，而且 可 以扩 展到 2 0 M B ；并且它具有灵活的扩展能力， 最 大可达1 2 8 K B 数字量I O S K B 模拟 量I o 。 2 4 D I D 0模块 另外的D C 2 4 V 数字量输入模块S M 4 2 1 有十多种规 格可供选择 ，单个模块最大输出点数 为3 2 点；数字量输 出模块S M 4 2 2 有七种 规格可供选择，输出可以是D C 2 4 V 晶体 管驱 动、A C I 2 0 2 3 O V 双 向晶闸管驱 动、继电器触点输出等，单个模块最 大输出点数为3 2 点。 2 5 AI A 0模块 模拟量输入模块S M 4 3 1 共有7 个 型 号，输入量程可 以根据实际情况选 择，分辨率从 i 3 位 1 5 位。模拟量输 出模块S M 4 3 2 只有一个型号，输出点数 为8 点 ，额定负载 电压D C 2 4 V ，输 出电 压范围为 4 - l O V ，0 r o v e d i 5 V ；输 出电流范 围为 2 0 m A ，O 2 0 m A 和4 2 0 mA。 2 6其他功能模块 S 7 4 0 0功能模块最常用的有 ： F M 4 5 0 1 计数器模块，F M 4 5 3 定位模块， F M 4 5 5 闭环控制模块，F M 4 5 8 一 I D P 应用模 块等。模块功能此处不再详述。 3 P L C 的抗干扰措施 P L C 主要应用于工业生产 中，一般 工业生产现场环境恶劣，电磁干扰强 烈，这些因素可能导致P L C 不会正常、 安全 、可靠地运行。P L C 控制系统的可 靠性通常用平均故 障时间间隔( M T B F ) 来衡量，它表示系统从发生故障进行 修理到下一次发生故障的时间间隔的 平均值 。下面主要介绍几种 硬件 抗干 扰措施 。 3 。 1 输入端抗干扰措施 图 1 P L C光耦合保护电路 来 RP L C 输入端 的干扰 主要有 以下 几种 ：输入信 号的 差 模 干扰 ( 线 间干 P L C D C 2 4 V 扰 ) ，输 入 信 号线 问 的寄生 电容 产生 的感应 电压干扰 ， 输入信号线与其他 线间的寄生电容产 生 的 感 应 电 压 干 扰，与其他线 ，特别是大 电流线的电 气耦合产生的感应电压干扰，高电压 侵入回路造 成的干扰 。这些干扰都可 能导致P L C 模块的损坏，P L C 输入端最 有效的抗干扰和保护方法是外加一级 光电耦合器，如图I 为P L C 光耦合保护 电路，图中s ( 1 为开关输入信号，其连 接的D C 2 4 g 电源采 用A C 2 2 0 V 降压整 流后得到 直流 电源 ，而不用P L C 本 身 的直流 电源 ，这样既可 以不增 大P L C 电源的负载，有可以使输入输出自成 系统，不共地，避免了输出端对输入 端可能产生的下扰 。 3 2 输 出端抗干扰措施 在感性 负载 的场合 ，输 出信号 由 O F F 变为【 ) N 时，会产生突变电流，从O N 变成O F F 时，会产生反 向感应 电势 ， 另外 电磁接 触 器等 的接 点会 产 生 电 弧，所有这些 ，都可能产 生干扰 。在 交流感性负载的场合，可在负载的两 端并 接C R 浪涌 吸收器 ，如图2 所示 。 在直流负载的场合，可在 负载 的两端 并接 续流 二极管V D ，如图3 所示 。二 极管要靠近负载。二极管的反向耐压 值应是负载 电压的4 倍 。 PL C - c l I L 图 2 CR浪涌吸收器 I PLC vD l 。 I l 厂 _ 。 I L L 图 3续流二极管 3 3电源抗干扰措施 电源也是外部干扰侵入P L C 的重要 途径 ，一般情况下 ，P L C 应尽 可能取 用 电压波 动 小、 波形 畸变 较 小的 电 W W W C A 1 6 8 t O M 55 一 P L C 采用D V P 2 8 S V l 1 T 1 、D V P 能，最高均可达 2 0 0 k H z 。 1 6 S P * 3 ff D V P S C M 1 2 一 S L X 2 。 具体来看，P L C 采用D V P 一 2 8 S V 1 1 T 高性能C P u 主机，1 6 D I 1 2 D O ( N P N 晶体 管) ，4 路2 0 0 K A B 相输入，4 路2 0 0 k H z 脉冲输 出，D V P S V 系列产品特色提供 左侧并列式高速扩充接 口，可扩充应 用 多 样 的 网 络 接 口 ，如 以 太 网 、 D e v i c e N e t 、P r o f i B u s 以及模拟、温度 模块 等，以实现实时控制的要求 ，最 多可连接1 6 台( 左侧扩充8 台 右侧扩充 8 台) 模拟、温度 、轴控 、通讯等特殊 扩充模块 ，主机内建2 0 0 K H z 四轴独立 与脉波输 出二组直线圆弧补 间的运 动指令，让位置控制的应用要求可轻 易达成。 其中 ，产品规格如下所示。主机 点数2 8 、最大 I o 点数5 1 2 点 、程序容 量1 6 k S t e p s 、指令执行速度0 2 4 u S ( 基本指令) 、通讯端口内建R S 一 2 3 2 与 R S 一 4 8 5 兼容M O D B U S A S C I I R T U 通讯协 议、数据缓存器1 0 0 0 0 字符、档案缓存 器 1 0 0 0 0 字符、高速脉波输出支援4 点 ( Y O ，Y 2 ，Y 4 ，Y 6 ) 高速脉波输出、2 组 ( Y O ，Y 1 ) 和 ( Y 2 ，Y 3 ) A B 相脉波讯号输 出及2 组 ( Y O Y 3 Y 4 Y 7 ) 双轴补 间机 此 外 ， 内建4组 硬 件 高 速 计 数 器 。而D V P S C M 1 2 一 S L 为高性能左侧扩展 4 8 5 通讯模块 ，特色如下仅需一台P L C 主机 ，透过左侧扩充节设备成本 ；每 一 台D V P S C M