S7400可编程控制器检维修规程.docx
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S7400可编程控制器检维修规程
S7-400可编程控制器检维修规程
1主题内容及适用范围
本规程规定了SIEMENS公司S7-400系列可编程序控制器运行状态维护检修的具体要求。
本规程适用于S7-400系列可编程序控制器的运行维护检修。
2引用标准
JHBM104.014吉林石化公司自动化仪表管理办法
SIEMENS公司S7-400系列可编程序控制器的相关技术资料
3编制本规程目的
为了加强S7-400可编程序控制器的巡检、运行、维护、检修管理，为专业人员提供工作指南，增强工作可靠性、针对性，特制定本规程。
4概述
4.1系统概述
S7-400可编程控制器采用模块化设计，不同模块可灵活组合。
一个系统可包括：
·电源模件（PS）：
将S7-400连接到120/230VAC或24VDC电源上。
·中央处理单元（CPU）：
有多种CPU可供用户选择，有些带有内置的PROFIBUS-DP接口。
·数字量输入和输出（DI/DO）和模拟量输入和输出（AI/AO）的信号模件（SM）。
·通讯处理器（CP）：
实现总线连接和点到点连接。
·功能模件（FM）：
专门用于计数、定位、凸轮等控制任务。
·通讯能力包括以太网（ETHERNET）总线、PROFIBUS总线、MPI总线、AS-i总线。
说明：
ET200M为分布式I/O。
4.2环境技术标准
4.2.1对系统供电要求
·标称电压：
120/230VAC；允许范围：
85～132VAC/170～264VAC。
·标称频率：
50/60Hz；允许范围：
47～63Hz。
4.2.2对接地要求
·主参考地接地电阻：
＜5Ω。
·本安系统接地：
＜10Ω。
·AC安全接地：
＜100Ω。
·主参考接地要求单点接地：
各个接地棒之间的距离要求大于3m；接地线径要求大于5.2mm。
4.2.3环境条件
4.2.3.1S7-400系统模板对脉冲状干扰的EMC响应见表1。
4.2.3.2S7-400系统模板对正弦干扰的响应见表2。
4.2.3.3运行环境的气候条件见表3。
表1S7-400系统模板对脉冲状干扰的EMC响应
序号
脉冲状干扰
试验电压
相当于严重性等级
1
按IEC1000-4-2的静电放电
对空气放电：
±8kv
接触放电：
±6kv
3
2
脉冲串（IEC1000-4-4的快速瞬时干扰）
2kv（电源线）
2kv（信号线＞3m）
1kv（信号线＜3m）
3
3
按IEC1000-4-5的高能信号脉冲（浪涌）
·不对称耦合
·对称耦合
2kv（供电线）直流电压有保护元件
2kv（信号线/数据线）仅＞3m，可能有保护元件
1kv（供电线）直流电压有保护元件
1kv（信号线）仅＞3m，可能有保护元件
3
表2S7-400系统模板对正弦干扰的响应
序号
正弦干扰
试验电压
相当于严重性等级
1
按ENV50140的高频干扰（电磁场）
按ENV50240
10V/m，有在80～100MHz范围的80%幅值调节
10V/m，有900MHz的50%脉冲调制
3
2
按ENV50141，在电缆和电缆屏蔽上的高频干扰
试验电压10V，有在8～9MHz范围内的80%脉冲调制
3
表3S7-400系统模板对正弦干扰的响应
序号
内容
允许范围
备注
1
温度
0～60℃
2
温度变化
最大10℃/h
3
相对湿度
最大95%，25℃
无凝结
5日常维护与检查
5.1日常维护
日常维护项目是每天巡检必须检查的内容。
其内容如下：
5.1.1系统安置场所的温度和湿度等运行环境条件是否在规定的技术指标范围内，即温度控制在18℃—25℃之间，相对湿度控制在45%—65%之间。
5.1.2打印机的工作状态，包括打印机是否正常工作、打印是否清晰，及时补充打印纸、更换墨盒或色带。
5.1.3检查报警记录是否有系统报警，如发现有系统报警，要及时做相应处理。
5.1.4机房卫生清扫。
5.1.5对每个站、机柜进行日常点检和维护。
5.1.5.1操作员站、工程师站
a.检查画面调用是否正常。
b.数据显示是否正常。
c.历史记录定期清理，一般为半年一次。
d.检查软驱、光驱工作是否正常。
e.检查主机的前板风扇、电源风扇运转是否正常，在粉尘较多的环境下运行的主机要有风扇备件。
f.每月进行风扇和滤网清洁。
g.每月进行显示器、机箱清洁。
5.1.5.2机柜
a.检查各模板工作是否正常（主要根据指示灯进行判断）。
b.检查机柜风扇运转是否正常。
5.2定期检查项目
5.2.1交流电源电压稳定度
检查内容：
a.测量加在PLC上的电压是否为额定值。
b.电源电压是否出现频繁急剧的变化。
检查标准：
✧电源电压必须在工作电压范围内。
✧电源电压波动必须在允许范围内。
5.2.2工作环境温度、湿度震动、灰尘
检查内容：
检查温度和湿度是否在相应的变化范围内？
当PLC安装在仪表板上时，仪表上的温度可以认为是PLC的环境温度。
检查标准：
温度0～55℃相对湿度85%以下振幅小于0.5mm（10～55Hz）无大量灰尘、盐分和铁屑。
5.2.3安装条件
检查内容：
a.基本单元和扩展单元是否安装牢固？
b.基本单元和扩展单元的联接电缆是否完全插好？
c.接线螺钉是否松动？
d.外部接线是否损坏？
检查标准：
✧安装螺钉必须上紧。
✧联接电缆不能松动。
✧联接螺钉不能松动。
✧外部接线不能有任何外观异常。
5.2.4使用寿命
检查内容：
a.锂电池电压是否降低？
b.继电器输出触点。
检查标准：
✧锂电池工作5年左右。
✧继电器输出触点寿命300万次（35V以上）。
6系统运行状态
6.1电源单元（PS407）
表4电源单元（PS407）运行状态
卡件型号
状态灯
正常状态
PS407
INTF
不亮
BAF
不亮
BATT1F
不亮
BATT2F
不亮
DC5V
绿色
DC24V
绿色
6.2中央处理单元（CPU417-4H）
表5中央处理单元（CPU417-4H）运行状态
卡件型号
状态灯
正常状态
CPU417-4H
INTF
不亮
EXTF
不亮
BUS1F
不亮
BUS2F
不亮
IFM1F
不亮
IFM2F
不亮
FRCE
不亮
RUN
绿色
STOP
不亮
REDF
不亮
MSTR
主卡橙色/备卡不亮
RACK0
主卡橙色/备卡不亮
RACK1
主卡不亮/备卡橙色
6.3通讯单元（CP443-1）
表6通讯处理器（CP443-1）运行状态
卡件型号
状态灯
正常状态
CP443-1
INTF
不亮
EXTF
不亮
FDX
绿色
LINK
绿色
TXD
绿色
RXD
绿色
FAST
绿色
RUN
绿色
STOP
不亮
6.4I/O单元（SM331/2）
表7SM331/2运行状态
卡件型号
状态灯
正常状态
SM331
SF
不亮
SM332
SF
不亮
6.5ET200M（IM153-2）
表5ET200M（IM153-2）运行状态
卡件型号
状态灯
正常状态
IM153-2
SF
不亮
BF
不亮
ACT
主卡橙色/备卡不亮
ON
绿色
7在线诊断与测试
7.1在线诊断测试方法及步骤
在系统运行状态中，PLC的有关状态将被监视。
SITOP电源当有任意1个电源因非人为因素掉电，OS站或ES站会有报警并被记录。
S7-400系统DP网络故障、S7-400系统本身发生系统故障、具备自检能力的AI模板的故障等将被记录和报警。
通过Step7的在线检测功能，也可以查询PLC的状态和诊断信息。
7.1.1在线诊断的方法
a.进入Step7的编辑器SIMATICManager。
b.打开本系统的项目组态程序。
c.用鼠标选中SIMATICH1—CPU417H，在选中PLC—moduleinformation，在弹出的对话框中选中diagnosebuff，从中可查询CPU的状态。
当出错时则可查出错点及原因，也可得到相应的解决方法。
d.在上述PLC菜单中还可以诊断硬件、切换操作模式，清除内存，监视或强制参数等功能。
7.1.2诊断检查内容
a.检查在线程序系统未来状况。
b.检查各模件的运行状况。
c.检查通讯网络的状况。
7.2故障处理
7.2.1电池故障：
CPU上两个电池均处在监视状态，备用电池故障灯亮。
可能原因：
电池未装；电池电压低（电量不足）。
处理方法：
更换电池。
更换电池步骤：
在系统通电时更换，否则会丢失用户存储器中的程序和数据。
更换时打开电源盖，用带子把旧的后备电池从电池盒中拉出，插入新电池，插入时注意电池的极性。
“BATTINDIC”开关用于设置被监视的电源模块和电池的特征。
“BAT”位置为单宽度电源模块（只占一个槽位），“1BAT”位置用于双宽度或3宽度电源模块和一个电池，“2BAT”位置用于双宽度或3宽度电源模块和两个电池。
最后应该按FMR按钮以清除错误信息，然后盖上电源模块的前盖。
7.2.2PS故障灯亮
可能原因：
a.接受的电压超限。
b.短路。
c.输出电压不稳定。
d.模板损坏。
处理方法：
根据上述可能原因排查，如须更换电源模板，先关闭故障模板的电源开关、更换卡件，再恢复供电。
7.2.3PLC非正常停机
a.PLC处在STOP状态、红灯亮
可能原因：
相当数量的卡件掉电，CPU运行时间长期被硬件中断占用和，超出CPU中设定的WatchDog时间。
处理方法：
调整CPU中的时间。
b.PLC处在STOP状态，所有灯在闪烁
可能原因：
有通讯卡件的接口松动。
处理方法：
检查卡件接口
重新启动CPU，如不行，清内存并重新下载硬件、软件并重新启动CPU。
7.2.4PLC无法进入冗余状态
7.2.4.1同步模块故障灯亮，REDF灯亮，S7-400H系统处在单机运行状态。
可能原因：
a.未安装同步模块。
b.用于连接的同步模块的光缆未接或断线。
c.光缆连接有问题，如没有将同步模块的上口连上口，下口连下口。
d.同步模块的前盖板没有紧固，同步模块未工作。
e.S7-400系统中的一子系统故障或掉电。
处理方法：
殷实上述可能原因进行排查，如须更换同步模块，按以下步骤：
a.先去除同步模块上光缆。
b.将standby的CPU切至RUN。
c.从standby的CPU上拔出同步模块。
d.再插入新的同步模块。
e.再启动standby的CPU。
f.若在第e步中，standby的CPU处在STOP状态，则拔除master上的同步模块。
g.将新的同步模块插入CPU。
h.启动standby的CPU。
7.2.4.2初始状态：
S7-400系统处于单机运行状态，试图将另一子系统切至RUN并进入冗余模式。
在将钥匙开关切至RUN时，REDF的指示灯未闪烁。
数秒后，系统未进入冗余模式。
可能原因：
ES站正处在在线监视或修改状态，如modifyandmonitor被打开并处于在线连接状态。
处理方法：
ES站退出在线连接状态，重新尝试切换PLC系统运行模式。
7.2.5模块故障
模块故障报警，CPU上内部故障灯亮，模块所在的ET200上的系统故障灯亮。
模块的故障灯亮。
可能原因：
模块损坏、掉电或检测到故障。
处理方法：
更换模块（带电拔出模块，去除连线，更换新的模块）。
更换步骤：
a.切断框架电源.
b.切断I/O系统的电源。
c.拆下I/O模块上的接线。
d.视模块的类型，拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆式接线插座，并将每根线贴上标签与对应标记。
e.向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。
f.垂直向上拔出I/O模块。
g.插入拟换装的I/O模块。
h.将I/O模块的紧固扣锁进卡口。
i按记录标签与对应标记连接I/O模块的接线。
g.接通框架电源和I/O模块系统的电源。
k.调试I/O模块，确认其功能正常。
7.2.6DP网络故障
CPU的DP总线故障红灯常亮或闪烁，相关ET200的DP故障灯亮。
CPU无法进入RUN模式。
可能原因：
a.ET200站间有终端电阻（位于总线连接头上）被接上。
b.总线连接头上的终端电阻未接上。
c.ET200站地址被改动，与硬件组态不同。
处理方法：
按述可能原因进行排查，并做相应处理。
7.2.7WinCC及通讯故障
7.2.7.1在WinCC处于运行状态时，出现提示，告知无授权。
可能原因：
有授权未安装（OS站需要如下授权：
WinCC授权、S7-5412授权、Redconnect的授权）。
处理方法：
安装授权。
7.2.7.2WinCC无法取到数据
可能原因：
a.通讯中断。
b.CP5412损坏。
处理方法：
检测CP5412，在setPG/Pcnterface中的CP属性中测试CP工作状态。
若CP完好，在CP诊断中检测网路状况。
c.WinCC运行出错。
7.2.7.3WinCC无法打开项目文件。
可能原因：
a.项目文件受损。
b.Sybase数据库受损。
c.硬盘容量太小。
处理方法：
a.用备份文件恢复。
b.检查硬盘容量，删除临时文件。
c.勿擅自对硬盘进行格式化、磁盘优化或磁盘整理工作，否则可能造成授权丢失。
7.2.7.4网络通讯中断。
可能原因：
a.PLC上的CP切至STOP模式。
b.PROFIBUS电缆断线。
c.PROFIBUS电缆断线连接头的终端电阻被接上。
d.相关OLM掉电。
e.光缆断线。
处理方法：
按上述可能原因进行排查，并做相应处理。
7.2.8状态量信号与现场不符
可能原因：
a.掉线。
b.相关保险丝熔断。
处理方法：
a.更换保险丝。
b.检查线路的绝缘性。
7.2.9DO隔离继电器不动作
可能原因：
a.DO模件无输出，模件通道坏或模件电源不正常。
b.继电器公用线电压不能或掉线。
c.继电器坏。
处理方法：
按上述可能原因排查，并做相应处理。
8系统投运与停运
8.1系统投运步骤
8.1.1日常投运
检修后，确认系统的所有连接准确无误后，对相关模块进行上电，直到卡件指示灯显示正常。
8.1.2大修后投运
系统启动步骤如下：
a.供电
·开启电源装置（包括投UPS、STOP电源开关）。
·合上控制继电器电源的空气开关。
·合上所有DC回路的空气开关。
·合上所有PLC的PS电源开关。
·合上为ET200供电的空气开关。
b.当PLC自检完毕后，S7-400应处于以下状态：
·DC供电正常：
绿灯。
·备用电池电压正常：
绿灯。
·所有的PLC均处在STOP模式：
黄灯。
·电源先被打开的S7-400CPU为Master：
Master为黄灯。
·CPU未在同步模式：
RED灯为红灯。
·所有的ET200IM153-2的DP灯为黄灯，且与CPU的主从关系一致。
c.启动PLC
·将处于Master状态的子站的钥匙开关从STOP切至RUN模式。
·数秒钟后将处于Slave的子站从STOP切至RUN模式。
·2个CPU的RUN指示灯为绿灯，表示启动成功。
d.建立通讯
将通讯模件CP443-1切至RUN模式。
e.启动操作员站或工程师站
·接通PC机电源，开机进入Windows2000，进入Wincc，激活Wincc，使其进入RUNTIME模式。
与PLC建立通讯。
至此整个系统开始运行。
8.2系统停运步骤
当确认控制系统已具备检修的条件，工艺操作人员同意将PLC系统操作权全部交出后，按照正确方法退出监控程序，退出操作系统，并关机。
然后先关闭分电源开关，先关闭总电源开关。
9检修
9.1检修准备
9.1.1主要项目
a.彻底清洁室内卫生，清洁插件板和机柜，清洁主机箱。
b.接地检查，接地电阻符合设计规定接地要求。
c.系统电源检查。
d.网络检查。
e.各模件检查。
f.各I/O点接线正确，模拟量、数字量输入/输出正确。
g.控制逻辑正确。
h.冗余系统切换检查。
9.1.2大修前的准备工作
a.对系统进行在线检查。
b.检查统计缺陷。
c.备份系统文件，包括STEP7的项目文件、Wincc的组态文件（画面、数据库等），具体方法见9.2.6。
d.制定大检修计划任务书、PLC系统检修记录。
e.准备系统资料、接线图纸、材料、备件等。
9.2检修工艺与方法
9.2.1清洁工作
系统全部停电后，认真做好机房、控制室内的系统部件的清洁工作，主要完成下列项目：
a.清除工控机及模件上的灰尘及接插头部分的灰尘。
b.拆除硬盘，软盘驱动器，小心打开前盖及外壳，仔细清除灰尘。
c.清除机箱内部的灰尘及表面污迹。
d.清除操作台的灰尘及污迹。
e.清除打印机、键盘、显示器上的灰尘和污迹。
f.清除端子排积灰。
特别强调：
在打扫时，要防止杂物进入PLC的通风口，应采用吸尘器进行打扫。
对积尘的插卡可以根据产品说明书的要求，取下插卡进行清洁工作。
例如，用无水酒精擦洗污物，要仔细进行清洁工作，不要造成元件的损坏等。
9.2.2系统检查及诊断
检修期间，应对系统内各站及外部设备、现场总线组件及其他接口组件等进行全面的诊断测试，同时，将诊断结果记录备案。
9.2.3主从CPU的切换
在冗余运行状态下，把主CPU切至STOP状态，另一CPU应成为Master，Master指示灯亮，表示切换成功。
9.2.4I/O部件性能检查
对参与控制和联锁的卡件，要逐点进行精度测试。
对指示用的卡件，每卡件按测量点数15%-20%的比例进行抽检。
对发现有问题的卡件，应适当扩大抽检比例。
9.2.5备品备件上机测试
对备品条件需进行上机测试，以检测备品备件的可靠性。
9.2.6系统文件备份
系统备份内容见9.1.2c，备份要求一式两份，备份盘上标明备份名称、时间，异地存放，妥善保管。
9.2.6.1STEP7的备份
进入StepManager，在File下有一选项：
Archive。
选此选项进入Step7项目的压缩归档。
指定要归档的项目（Project），指定归档的目标目录，压缩即可。
注意：
归档时，不能打开所要归档的项目。
恢复使用re-archive。
9.2.6.2Wincc的备份
只要简单复制或压缩即可。
复制前允许删除项目目录中的*rt.db文件，该文件为运行数据库文件。
注意：
切勿删除*.db文件，该文件为组态数据库文件。
若以后要从备份中恢复系统，复制完相关项目文件后，须从Siemens\Wincc\Bin\下复制Wincc.db文件到你的名称。
9.2.6.3大修资料和记录应及时整理归档。
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