西门子6ES7216-2AD23-0XB8安装方法

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西门子6ES7216-2AD23-0XB8安装方法

西门子PLC软/硬件故障判断和处理方法

西门子（SIMATIC）PLC以其的德国电路板制造工艺，在我国很过行业被广泛应用，西门子故障处理、PCL电路板维修因而成为很多企业设备维护技术人员掌握的本领。
 

引言
兰州石化公司化肥厂大化肥装置1997年建成投产，大多数设备为进口设备。空分装置采用德国林德公司工艺技术和设备，主要为合成装置提供合格的氧气和氮气。膨胀机是空分装置的重要设备之一，在生产中是不可缺少的。其主要作用是将来自氮压机二段的氮气经增压机加压，经增压机后冷却器冷却后进入循环换热器。在循环换热器中被冷却到后抽出，然后经过膨胀机前过滤器，快关阀以及膨胀机喷嘴，后推动膨胀机叶轮旋转对外做功，气体温度、压力降低，同时有少量被液化，经分离器分离后，液体部分送到低压塔做为少量回流液。气相部分则进入换热器复热，后进入中压氮总管。两台膨胀机是德国ATLAS COPCO公司生产的离心式压缩机，两台互为备用，一台使用另一台后备。其控制系统由德国西门子（SIEMENS）公司SIMATIC S5 PLC和4台HB控制器等组成，完成了膨胀机监测、控制、逻辑和保护等功能。随着使用时间增长，控制系统故障频率也增多，不仅严重影响了正常生产，而且造成了经济、能源浪费和企业效益损失。
1控制系统现状分析
S5系列 PLC是德国西门子公司八十年代推出的小型可编程序控制器，采用结构紧凑的模块化设计，性能。随着使用时间的增长，控制系统各类故障不断出现。软硬故障都出现过，故障产生的原因和部位也较为多样。2001年，我厂设备大检修膨胀机控制系统下电，待上电后，电源、CPU模块、I/O等模块各指示灯正常，输入信号正常但指示不正确，经检查后认为程序出错，取出EPROM，清空RAM中的程序，将EPROM卡插入PLC中，将EPROM卡上的程序拷回PLC，故障；曾经出现通讯故障和人机界面MP30-A黑屏现象，西门子公司两次来人处理。至于其它PLC硬件故障较为直观发现，换模块解决问题。2004年检修后上电，人机界面MP-30黑屏，通过判断人机界面出现问题。寻找该型号产品，此产品已停止生产，无法用其它产品代替，两台膨胀机只好用一台人机界面进行监测和控制。
由于设备出现故障频率增多，维修有一定困难且维修费用也较高，同时要求维修人员具有较高的技术，并且有一定的外语和计算机功底，只有对整个系统了解和熟悉后才能对常见的故障做到判断、排除，并尽可能地降低维修费用，确保系统的正常稳定。另一方面由于产品的不断新换代，该产品已经停产，配件早已不生产，备件已无法供应,出现问题很难解决。所以对膨胀机控制系统升级改造十分必要。
2 改造方案的确定和实施
针对系统的现状和存在的问题，经过认真分析研究，确定对膨胀机控制系统进行改造。这次改造仍采用西门子成熟的SIMATIC S7-400H（简称S7-400H）产品来替代原有的S5-115U进行对膨胀机控制系统进行改造。将原来用于膨胀机喷嘴调节和防喘振调节的四台HB控制器去掉，改到S7-400H系统中实现，其它功能和操作方式基本不变。现场仪表和操作盘不做任何改动。用两台MP370人机界面代替原MP30-A人机界面。同时增加一台PLC工程师，用于维护和临时修改程序。S7-400H PLC系统采用西门子提供的STEP 7 v5.3 SP3编程软件对其进行编程组态。人机界面MP370采用西门子公司的SIMATIC WinCC6.0 SP3组态软件进行编程组态。
2.1硬件部分
根据性和性能以及I/O点数要求，膨胀机控制系统配置冗余S7-414H一套、MP370人机界面两套、 PLC系统由S7414-2DP的CPU 带2个远程I/O站组成。 同时增加一台PLC工程师，用于维护和临时修改程序。
膨胀机控制系统S7-400H机柜由西门子公司集成，机柜安装在原膨胀机控制柜位置。将原来的信号电缆接在改造后的I/O卡件上。安装好机柜、硬件、接地和通讯电缆等，检查合格后上电。
2.2软件部分
对改造后的S7-400H PLC控制系统进行编程组态，组态包括控制功能和显示功能两部分。
2.2.1控制功能部分
S7-400H PLC系统采用STEP 7 v5.3 SP3编程软件对其控制和逻辑等功能进行编程组态。该控制系统具有原控制系统以下功能：
膨胀机的开停和控制：就地/控制室盘选择开关，选择在控制室还是在就地启动/停止膨胀机。调整膨胀机膨胀量，控制好入塔空气温度，氧气取出量，加工空气量和压力。通过膨胀量来控制主冷液位的高低，转速、喷嘴、防喘振阀控制。膨胀机出入口气体温度、内外轴承温度、油过滤器后的油温正常、出入口气体压力、润滑油进轴承油温、密封气压力、膨胀机轴振动、导流器与膨胀机出口压力差、检查油箱油液位以及油泵运行情况等监测指示功能。
联锁保护功能：系统出现保护性故障时，具有报警、停机功能，轴瓦温度、轴振动轴位移、油系统、密封气系统、出入口气体温度、压力以及转速出现故障等原因报警跳车时，系统会发出报警，并记录报警信息。
辅助系统控制：包括辅助油泵启停控制，油电加热器的控制。
此外，S7-400H PLC增加了S5 PLC无法实现的功能，而这些功能原来由HB控制器实现：
a 喷嘴控制功能
在程序中组态喷嘴调节器[注：HC3402（或HC3452）原来是HB调解器]，完成喷嘴控制功能，组态控制选择方式，手动/自动转换，开/快关按钮等功能。 开车时对喷嘴开度进行调节。
b防喘振阀控制功能
在程序中组态防喘振调节器[注：HC3405（或HC3455）原来是HB调解器]，该控制器具有：当机组运行时，系统的全手动功能将自动被屏蔽。当机组有运行信号时，系统将自动切换到全自动状态。当机组有信号停止时，系统将自动切换到手动状态，并且输出**。当进行紧急放空操作时，系统将自动切换到手动状态，并且输出**，同时使得电磁阀失电。此功能于机组其不稳定的时候才可以应用。当机组处于状态时，可以将全自动切换到半自动状态进行人工操作，但当系统进入危险区时半自动将自动被全自动代替。通过调节防喘振调节器来控制膨胀机转速。
2.2.2显示功能部分
改造后人机界面MP370用SIMATIC WinCC6.0 SP3组态软件进行编程组态，该系统运行平稳，功能强大，操作简单。WinCC软件功能加强大，作为一种开放的软件，不仅提供数据开放功能，而且集成的Sybase anywhere数据库存储过程动态数据，为以后管理机访问数据库打下基础，同时支持DDE、OLE、OCX、ActiveX、OPC和ODBC等功能 组态非常方便。
WinCC组态软件定义MP370操作面板画面全局功能键和局部功能键。全局功能键始终触发同样的操作，而不管当前显示何种画面，回到所需的画面；局部功能键可以在每个画面中触发不同的操作。WinCC组态了MP370流程图和操作画面，画面包括：主画面，A透平画面， B透平画面，启动条件画面，启动准备画面，工艺过程值画面，防喘振控制画面，喷嘴调节画面，回温画面，停车信息画面，报警信息画面，轴温画面，油路及密封气画面，A/B气路画面，A/B 油路画面，A/B过程值画面，A/B联锁设画面，A/B防喘振曲线画面，回温启停操作和启动过程值画面等。
PLC工程师站通过工业以太网与S7-400H PLC通讯,连续不断的从生产过程中获得大量的信息，并及时为工艺操作人员显示设备状态，提供彩色画面详图、棒图、曲线图、报、以及动态流程图，因此操作人员可以通过上述画面检查各种信号的详细情况，修改设定值、改变操作方式，从而起到指导实时操作和控制的作用。
2.3联机调试
当完成硬件安装，控制柜接线和软件编程组态工作后，对系统功能进行调试，检查控制功能和逻辑，联锁保护等功能是否和原来一样。调试合格后，做好系统程序和用户程序备份，交付生产使用。
3 改造后控制系统的优点
3.1 SIMATIC S7-400H的特点
SIMATIC S7-400H除了具有S5系统的全点外，还具有以下优点：采用了新的系统和软件，CPU按级别分类均向上兼容，封闭结构的模板设计，提高在恶劣环境下运行的适应能力。方便的信号模板接口，模板结构紧凑，元件高度集中。优的通讯和网络接口，良好的用户界面。可自由选择模板的插槽。可以不使用冷却风扇，非分段机架中的多重计算。模板安装非常简便，背板总线集成在机架内，方便、机械式的模板换经过现场考验的连接系统，TOP连接，规定的安装深度和没有槽位规则。如果用户需要比控制器多的功能，S7-400可以扩展。高速指令处理，用户友好的参数设置，用户友好的操作员控制和监视功能（HMI），CPU的终端功能和自测试智能诊断系统连续地监视系统功能并记录错误和系统的特殊事件。

121：以太网模块的设置应该注意什么？
要保证CP243-1和PC机的IP地址在一个网段上
将向导生成的程序下装到CPU中，然后将CPU重新上电，并运行，此时对以太网的配置开始生效。

122：如何实现Micro/WIN的多主站编程？
使用智能多主站电缆和Micro/WIN V3.2 SP4以上版本。 新电缆可以在网络上传递令牌，因而自动支持多主站网络编程。
如果使用CP卡，如CP5511/CP5512（笔记本电脑PCMCIA卡）、CP5611（台式机PCI卡），能够支持多主站编程通讯。
如果通过CP卡编程时，选择了MPI协议，注意MPI主站不能访问作为PPI主站的CPU。
如果有三方的产品要连接到多主站网络上，用户需要咨询三方产品提供商以了解是否支持西门子的S7-200多主站网络。要进行多主站编程，不但编程计算机要支持，网上的其他设备也要有多主站通讯能力。

123：在设备正常的条件下，发生Micro/WIN不能与CPU通讯的原因主要有哪些？
1）Micro/WIN中设置的对方通讯口地址与CPU的实际口地址不同
2）Micro/WIN中设置的本地（编程电脑）地址与CPU通讯口的地址相同了（应当将Micro/WIN的本地地址设置为“0”）
3）Micro/WIN使用的通讯波特率与CPU端口的实际通讯速率设置不同
4）有些程序会将CPU上的通讯口设置为自由口模式，此时不能进行编程通讯。编程通讯是PPI模式。而在“STOP”状态下，通讯口永远是PPI从站模式。把CPU上的模式开关拨到“STOP”的位置。

124： 在“Set PG/PC”通讯属性时，COM口的符号前为什么会有一个星号“*”？
COM口的星号说明它被其他软件占用，Micro/WIN不能使用。

125：PC/PPI电缆是否可以延长？
PC/PPI电缆的标准长度是5米。PC/PPI电缆的RS-485一端符合RS-485电气标准，有些用户延长了电缆，做到了过5米距离的通讯。

126：如何设置PC/PPI电缆的DCE（本地）和DTE（远程）模式？
PC机总是DTE设备，因此在与PC机连接时电缆设置为DCE设备；和其他一些设备的RS-232口连接时，如部分串行打印机、数据电台时，可能需要设置为DTE设备。

127：S7-200的远距离通讯有哪些方式？
1）RS-485网络通讯：PPI、MPI、PROFIBUS-DP协议都可以在RS-485网络上通讯，通过加中继，远可以达到9600米
2）光纤通讯：光纤通讯除了抗干扰、速之外，通讯距离远也是一大优点。S7-200产品不直接支持光纤通讯，需要附加光纤转换模块才可以。
3）电话网：S7-200通过EM241音频调制解调器模块支持电话网通讯。EM241要求通讯的末端为标准的音频电话线，而不论局间的通信方式。通过EM241可以进行通讯。
4）无线通讯：S7-200通过无线电台的通讯距离取决于电台的频率、功率、天线等因素； S7-200通过GSM网络的通讯距离取决于网络服务的范围 ；S7-200通过红外设备的通讯也取决于它们的规格 。

128：S7-200支持的通讯协议哪些是公开的，哪些是不公开的？
1）PPI协议：西门子内部协议，不公开
2）MPI协议：西门子内部协议，不公开
3）S7协议：西门子内部协议，不公开
4）PROFIBUS-DP协议：标准协议，公开
详情请参考：
 //www.
5）USS协议：西门子传动装置的通用串行通讯协议，公开详情请参考相应传动装置的手册
6）MODBUS-RTU（从站）：公开
详情请参考：
 //www. 或在工控网资料库下载

129：是否可以通过EM277模块控制变频器？
不可以。EM277是PROFIBUS-DP从站模块，不能做主站；而变频器需要接受主站的控制。

130： 为什么重新设置EM277地址后不起作用？
对EM277重新设置地址后，需断电后重新上电才起作用。或者检查EM277地址拨码是否到位。

131： 主站中对EM277的I/O配置的数据通讯区已经到了大，而仍不能满足需通讯的数据量怎么办？

133：如何实现PPI网络读写通讯？
可以用两种方法编程实现PPI网络读写通讯：1）使用NetR/NetW指令，编程实现；2）使用Micro/WIN中的Instruction Wizard（指令向导）中的NETR/NETW向导

134：PPI网络读写通讯需要注意什么？
1）在一个PPI网络中，与一个从站通讯的主站的个数并没有限制，但是一个网络中主站的个数不能过32个。主站既可以读写从站的数据，也可以读写主站的数据。也就是说，S7-200作为PPI主站时，仍然可以作为从站响应其他主站的数据请求。 一个主站CPU可以读写网络中任何其他CPU的数据。
2）避免简单地定时NetR/NetW：由于串行通讯的特点（如上所述），无法得知何时真正结束。如果定时进行网络读写通讯，判断此次通讯是否正常结束
3）同时有效的NetR/NetW指令不能过8个，否则通讯请求队列会出操作系统的管理能力
4）使用SM0.0调用网络读写指令，虽然能长期工作，但不能过8个指令，而且会出现监控时指令块变为红色的现象，还是加上必要的读写状态判断条件。

135：如何恢复“死掉”的PPI NetR/NetW通讯？
网络读写指令数据缓冲区中的（故障）状态字节可以恢复“死掉”的通讯。但还是建议用户采用比较正规的编程方法。

136：为什么其它厂家的CPU也支持以太网TCP/IP协议，却不能与西门子的CPU用以太网通讯？
一个开放式系统互连是建立在7个协议层上的：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。一般地，网络中的通讯任务是由三个类型之间的协议分配负责完成的：应用协议、传输协议和网络协议。
TCP/IP协议中，TCP属于传输协议，IP属于网络协议；而在应用层协议中，西门子使用的是S7协议。其它厂家的CPU虽然能接收到西门子CPU的数据包，却读不懂S7协议的内容，反之亦然。

137：CP243-1能否与光纤连接？
CP243-1上只有一个RJ45口，没有BFOC口，不能与光纤电缆直接连接。但可以用一个OMC（单点）模块或OSM（多点）模块来将RJ45口的连接转换成光纤连接。

138： CP243-1是否能够连接无线以太网？
通过无线交换机等网络设备，CP243-1可以连接无线以太网。

139：在自由口通讯中如何人为结束RCV接收状态？
接收指令控制字节（SMB87/SMB187）的en位可以用来允许/禁止接收状态。可以设置en为“0”，然后对此端口执行RCV指令，即可结束RCV指令。

140：在自由口通讯中需要定时向通讯对象发送消息并等待回复的消息，如果因故消息没有正常接收，下次无法发送消息怎么办？
可以在开始发送消息时加上人为中止RCV指令的程序