西门子PLC系列产品
PLC系统故障分析
PLC主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中CPU是PLC的核心，I/0部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。
PLC控制系统故障分为软件故障和硬件故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I/0端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。
1、PLC软件故障
PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常（输出无或乱）时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。
用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，强烈的电磁干扰也会引起程序出错。
2、PLC硬件故障
①PLC主机系统故障
A、电源系统故障。电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。
B、通讯网络系统故障。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的主要因素之一。系统总线的损坏主要由于PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。
②PLC的I/O端口故障。
I/O模块的故障主要是外部各种干扰的影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。
③现场控制设备故障
A、继电器、接触器。减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率。现场环境如果恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。
B、阀门或闸板等类设备。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。
C、开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备故障，其原因可能是因为长期磨损，或长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。
D、PLC系统中的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等处故障。这类故障产生的原因主要是设备本身的制作工艺、安装工艺及长期的打火、锈蚀等造成。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。
E、传感器和仪表故障。这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PLC内部进行软件滤波。
F、电源、地线和信号线的噪声(干扰)故障。
PLC系统故障实例分析
1、PLC软故障实例
一台停机一段时间的PLC控制系统上电后无法启动
故障检查、处理：检修人员在检查后认为程序出错，很自然地将EPROM卡插人PLC中，总清后拷贝程序，完成后重启，故障依旧，由于程序不大，逐条把EPROM上的程序读出，与手册上的指令核对后发现完全一样，重复拷贝无效后认为是PLC硬件故障。
用PG将备份程序调出，与EPROM上的程序进行比对，结果语句指令表相同，但程序存放地址发生了变化，把备份程序发送到PLC后设备运行正常。可见EPROM上的程序也出现了错误，擦除后重新写入问题解决。
2、PLC硬件故障实例
①某石化装置西门子PLC（S7-300，CPU315-2DP）在使用时，突然停止运行。
故障检查、分析：检查警示灯、程序、供电电源，在检查报警时，发现CPU上BAT灯亮起。检査程序时，发现没有对电池失效进行故障处理。故障处理：更换CPU电池，对电池失效故障在程序中进行相应处理。
②某日晚，压缩机PLC与主控PLC通讯突然中断，主控DCS上显示压缩机PLC与主控PLC通讯中断报警，压缩机控制室里的电机信号在主控合成DCS上均显示红色（停止状态），压缩机控制室里的一些流量、压力、温度等信号，在主控合成DCS上均显示高低报警。由于通讯中断使压缩机控制室里一些重要联锁不能送到主控，从而使全厂停车
故障检查、分析：从理论上讲，引起压缩机PLC和主控PLC通讯中断的原因主要是两个：一个是软件不同步；另一个是由于硬件如CP525卡、CPU卡故障。
首先从软件方面进行处理。在主控PLC进行了同步操作，强制通讯数据字DW13的***4位，结果通讯仍然没有建立起来，看来不是主控PLC不同步引起的。接着在压缩机PLC对其进行了同步操作，强制通讯数据字MW10的***4位，结果通讯建立。从而确认这次压缩机的PLC与主控PLC通讯中断的原因是由于压缩机程序不同步引起的，造成程序不同步的原因是外界的电磁干扰。
故障处理：为了避免此类故障的再次发生，应加强控制室的屏蔽，禁止在控制室使用移动电话等通讯工具。
③西门子PLC（S7-300）的SF灯报警
故障检查、分析：SF灯报警说明输入点有故障。故障处理：检查各个输入点工作状态，在检查时发现现场一台温度变送器没有输入信号，经处理后故障消失。
④PLC某个输入点外部没有被接通（即使拆开该输人端子上的连接线效果也相同），但该输入点实际已经被接通而且相应输入指示灯常亮故障分析：判断该端子的相邻端子已经被接通，而PLC的输入端子之间存在铁屑，导致了该输入点被接通，或该输入点已经被损坏。
故障处理：拆开PLC的所有输入端子的连线，发现输入端子排上存在很多铁屑，将端子上的铁屑吹干净，然后恢复接线，故障被排除。
⑤控制系统PLC数字输入卡SF灯变红色
故障检查、分析：将卡件电源重新送电后，故障现象依然存在；重新启动PLC主机后，故障指示灯仍旧是红色。于是对卡件所接收的现场信号一一进行检查后发现一回讯开关有异常。用万用表测量后发现，回路电阻无穷大，这说明回讯开关坏而被数字输入卡检测到。故障处理：更换备件后故障指示灯灭。
⑥造粒机PLC控制系统模拟输入卡接收的现场信号在DCS上指示无穷大
故障检查、分析：分析可能是现场压力变送器和接线箱之间相互连接的通讯电缆出现故障，于是更换通讯电缆，但现象依然如故。仔细检查分析整个回路后发现，在回路中容易出现的地方有三个，压力变送器本身、通讯电缆、卡件，压力变送器、通讯电缆都已排除。将卡件拆开来看后发现里面的一个小的集成块已经被烧毁。故障处理：更换卡件。
⑦两个PLC互为热备的控制器中只有一个能够运行，另一个始终处于停止
故障检查、分析：将整个控制柜断电、送电后同时启动两个PLC主机还是只有一个PLC主机运行。查询相关资料后发现OB70，OB72两个系统功能块负责冗余故障，如果没有插入这两个功能块则系统冗余丢失，即只有一个CPU能够运行。故障处理：插入这两个系统功能块后，控制系统恢复正常。
电气柜1、以下操作危险，要非常小心：
a) 编程器在线状态下，按“STOP”按钮，或者在菜单中选择“STOP”，都将导致PLC停机。
b) 编程器在线状态下，下zai整个项目，将导致PLC停机。
c) 编程器在线状态下，修改硬件配置，将导致PLC停机。
2、在改动程序前，要做好备份。
3、可以利用离线仿zhen器和备份程序多进行练习：
a) 在菜单中选择仿zhen器；
b) 重新生成项目（Rebuild All Project）并下zai。
c) 进行各种操作练习。
4、INTOUCH访问施耐德PLC变量的寻址规则：
a) DI以1开头，且要补足6位，例如：100417，访问的是地址为417的DI。
b) DO和M以0开头，且要补足6位，例如：000417，访问的是地址为417的DO。
c) MW以4开头，且要补足6位，例如：400417，访问的是MW417。若访问的是实数，则为：400417 F。
d) %M区域用于中间变量和DO的寻址空间，一般DO用低位地址，中间变量用高位地址。
e) %MW区域与%M区域为相互独立的区域（西门子为重叠区域）。
f) PLC中无地址的中间变量不能被INTOUCH访问。
5、变量表（Variables & FB instances）：
a) used列里显示在程序里用到的次数。如果被画面访问，则不计数。因此，如果某变量显示没有被使用，也可能被画面使用。
6、程序的一致性：
a) 在线和离线程序如果不一致，将不可以在线。若找不到一致的程序，最可kao的办法是从PLC上载一个程序（包括动态变量表以外的所有信息）并存盘即可。（下zai不一致的离线程序会导致PLC停机）
b) 简单的程序修改要在线修改，基本过程：在线->修改->自动发现不同->生成并下zai变更部分（Build Project）->断开，选择上传信息->离线保存。
c) 强制变量不会影响一致性。
d) 修改硬件会导致程序不一致。
7、交叉索引：
a) 查找板卡的变量：打开板卡->选择变量类型->刷新，出现变量列表->拷贝需查找的变量名字->搜索该变量。
b) 查找程序中的变量：双击程序的变量->选择名字->搜索该变量
c) 注意：如果要查找程序中的使用位置，需要用名字（Name）进行搜索，而不能用地址（Addresses）。
d) 从HMI反查变量：
① HMI变量查到PLC内的绝地地址
② 程序搜索到符号名
③ 用符号名搜索变量的使用位置。
8、查看变量事情情况电气柜
a) 打开CPU配置，查看Configuration
b) 最da区域配置
c) 通过Viewer查看各种变量是否使用（无法统计画面的访问情况）。
9、CPU同步
在线修改程序时，只会修改主CPU的，在调试完成后，电气柜功率，需要手工同步到备用CPU：
1）按ESC
2）按→选择PLC OP
3）按→进入菜单
4）按↑，选择Hot Standby
5）按→进入
6）按↑，选择Transfer
7）按→，并按Enter确认，开始传送。电气柜
电子工业的不断发展，让今天的处理器、电路板及元器件尺寸不停的缩小，这些技术慢慢的作用于PLC，使其更稳定、可靠及坚固，并带来了功能的进一步提升，比如更快速的处理器，可扩充的内存能力及新的特色通讯机制等。
为响应市场需求，许多特性和功能正在从高往低端PLC迁移。例如，我们可以预期未来的小型PLC将拥有更多gao端PLC的特性，而中gao端PLC也将提供更小、更紧凑的解决方案，以满足客户的需求。
同时，PLC也因内存成本和尺寸的减少而获益。这些优势***提升本地化数据存储能力，允许将PLC用在之前需要昂贵的数据抓取系统的应用场合。这也为其他功能的实现带来可能性，比如产品信息的板载存储，以便于加快故障排除。
今天的PLC也从USB技术中受益匪浅，使得联网、编程及对控制系统的监控变得容易。随着USB技术的持续进步，以及更小的迷你USB连接器的出现，你可以期待在更多的小型PLC上看到这种通讯选项。
另外一个的例子是，从快速变化的消费类电子世界快速渗透到工业市场的非易失性便携存储设备。通过在一个小小的封装里面提供大量的附加存储空间，它们给PLC的用户带来了非常大的好处。这些可能的选项包括USB装置，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，从而为最终用户、机械制造商及系统集成商增加高达32GB的额外存储空间。
PLC和PAC的融合
许多工业控制器供应商还在以PAC和PLC之间的异同为卖点，但是未来的自动化工程师考虑他们的系统时，可能不会关心到底是何许名字，他们只会专注于性能和实际的功能。就像这两种设备的定义和特性不断演变样，PLC和PAC将会彼此融合发展。
基于这种演变，在低端和gao端市场会出现大量的机会。随着硬件技术的进步，***的功能将进入低端处理器。这将反过来推动供应商将更多功能和选择融入高duan产品中。
高速处理器和更多的存储空间将会促进高功能的应用，比如运动控制、视觉系统的集成及多种通讯协议的协同支持。当然，PLC也将依旧保持其简单的特性来吸引更多用户。
在PAC与PLC相互融合期间，我们可以看到这两种产品自身不断地完善和进步。PAC可以允许用户在传统意义的工业自动化的领域进行拓展，鼓励供应商研发新的产品来满足客户的需求。
这些需求向产品设计者发起挑战：迫使他们寻找新的方向，如支持现有的元器件构建一个新的系统以满足严酷的工业环境。未来的挑战将包括提供可连接性，存储的扩展能力，以及控制器处理能力的提升，以应对日益复杂的应用，同时还要求维持甚至降低最终产品的成本。
梯形语言：不说再见
50年前，硬接线的继电器逻辑被梯形语言替代，这种语言为熟悉继电器逻辑的技术人员和工程人员带来了便利，但是它也有其局限性，尤其是在过程控制及数据处理应用中。
IEC61131-3提供了对于工业控制器的另一种编程语言，但是梯形语言还是有其自身的优势，上街区电气柜，并且一直显示着它的魅力。虽然对于过程控制来说，有连续功能图示，结构化的文本对于数据处理也是不错的，其他的IEC语言也有自己的优点。但是梯形语言仍将是PLC编程语言。
供应商及他们的客户采购内置梯形语言逻辑编程的PLC，并使用此类的PLC控制大量的基础设备。也有大量的工程师、技术员、电器工程师及维护工人倾向于梯形语言这种简单的编程技术。不论硬件如何发展，这种语言还会作为PLC的工业标准持续很久。
虽然梯形逻辑语言可以作为简单的机器控制的基石，但功能块编程技术可以减少代码数量，尤其是需要将PLC代码融入统一编程环境的时候。
统一的编程环境
将PLC、运动控制及人机界面(HMI)的编程结合到一个统一的环境，是未来几年的一种趋势。将PLC和HMI集成在同一机架上可能会成为下一个趋势，不管显示器是包含在组件中还是作为外部选项。无论同样的处理器还是集成到PLCI/O机架的HMI模块，当前的技术都能够支持这两种方式的组态。
有一个编程环境对于大多数用户来说是理想的，只要不是太复杂。这些模块结合的好处包括减少学习周期和研发时间。但是，如果这个编程环境并不是设计合理，那么将会变得笨重的和不易操作。
拥有统一的编程环境的重要一步是确保设备之间可以共享同一个标签名数据库。标签名是在程序和过程之间的重要连接。建立数据库是一项耗时的工程，减少这些重复的任务会缩短整体研发时间并减少错误几率。
迎接无线的时代
在过去的几十年特别是90年代早期，在工业应用领域出现了大量的不同的通讯网络和协议。随着时间的推移，这些不同的选择逐渐剩下几。跟消费类电子PC与其外设一样，这种趋势将会持续，未来会聚焦于可以自我配置的即插即用方案。
其实并没有必要去关注这些通讯技术是否能达到真正的实时，因为以太网和其他许多工业控制网络的原始速度是远远快于绝大多数应用的需求的。
关于本地存储设备和其他装置的通用接口，USB虽可用，但是有其限制。USB是即插即用的，电气柜价格查询，但是给USB集成硬件和软件是需要设备供应商额外投入的。正因如此，工业硬件供应商的缓慢变化，如条码识别器和电子称等硬件供应商在短期内仍将采用RS232接口。
目前，高PLC的通讯接口可以适应多种协议。预计未来随着用户需求的标准化，这种情况有望得到改观，可能仅仅只有以太网和无线形式，或者再加上一种可能的选项工业蓝牙。
这是一个无线的时代，但是，在我们看到商业和工业无线通讯协议的大融合之前，工业应用确实需要在更广范围内具有鲁棒性的无线技术，并确保数据的完整性。
在这个领域内，我们也看到了进步：从新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)协议到点对点连接，网状连接及蓝牙和近场通讯的兴起，但是目前这些并没有成为执行关键任务的工厂底层适用的解决方案。未来在适合无线应用的远程终端设备(RTU)，或者一些非关键的监控应用(不要求实时控制)中，或将更广泛地采用无线技术。
全集成工厂
在PLC的未来最引人注目的变化应该是实现企业资源规划(ERP)系统或其他高层级系统与工厂层的集成。在过去，主要的一体化任务是提取机器和过程数据，并将之向上传到那些高层级系统。未来，采用hooks和函数等的新技术将会简化这种集成。
鉴于此，控制器制造商在设计PLC解决方案时，需要更多地考虑用户的需求。这种方案不仅仅用于控制，同时还能够实现无缝操作，并提供数据给需要的用户。这可能包括提供通过浏览器或者移动app提供数据的接入，或者包括接入数据库的工具。
增强的通讯、提高的处理速度和更大的存储容量赋予PLC管理自己产生的数据的能力。这是PLC的自然发展趋势。
虽然形式、用途和性能将会有大幅度的变化，但是在未来，PLC这个名词依然会作为很多的工业自动化控制器的名字延续下去。PLC的尺寸会持续减小，硬件的发展也将为PLC带来新的特性和功能。软件和通讯能力的提升，将赋予PLC这个悠久的名字一个全新的定位——工业自动化平台。
