西门子PLC系统中模拟量干扰引起的故障分析及解决

葛培　邱天博

摘要：针对现场液位计频繁出现满量程的故障现象，本文首先对控制系统及模拟量等接地可靠性检查处理，其次考虑控制系统电源容量方面对干扰影响处理，最终回到西门子控制系统接线规范性及抗干扰处理，达到彻底消除干扰的目的。

关键词：西门子PLC；模拟量；故障

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0014-02

随着现代工业自动化程度的不断提高，自动化设备的运行稳定性显得至关重要，而由干扰引起控制系统的故障层出不穷，严重影响设备正常运行。本文通过现场模拟量显示满量程故障分析，减轻干扰带来的破坏，最终达到消除干扰目的。

1 数字化系统故障简述

一套冲渣溢流回水系统，如图1所示设备包含超声波液位仪4台，分别连续显示并控制调节池、清水池、回用水池、污泥池的上下液位；电磁流量计3套，分别监测废水输送泵出口流量、清水池泵流量、污泥池螺杆泵处理流量；故障现象：4个液位计显示满量程，现场检查，一只回水池液位计故障，在更换新的液位计后，现场所有液位计显示正常，但上位机仍然出现模拟量显示故障，检查通讯连接正常。液位出现信号全部显示2.7米，经过几个月的跟踪记录，每个月大概出现几次，时间没有规律，对流量计电源停电无效，而总电源停后恢复正常，由此判定PLC有干扰引起故障。

2 数字化系统故障分析与解决

2.1 接地情况的分析和处理

考虑交流地和信号接地不可共用，屏蔽地和保护接地应连接各自接地排，模拟信号屏蔽线接地，控制系统以及柜体的接地进行检查，发现几个液位计采用两点接地，部分液位计电缆存在破损并且与屏蔽有接触，对模拟量的现场接线屏蔽层拆除，统一采用柜体端接地[1]。

2.2 控制系统电源负载能力计算及处理

考虑控制系统电源负载能力越小，干擾影响越大，系统采用s7-300plc如表1所示，通过表中各模块设计参数计算电源容量是否满足要求[2]：

计算5V背板总线吸取的电流=100+200+15+110*4+50*2=855 mA<1.2A最大背板输出电流；计算24V负载电流：CPU+365+CP+DI*4+DO*2+AI*2=900+200+400+ 7*32*4（896）+（160+37×32）*2（2688）+30=5114mA。

电源应留有0.5-1倍余量，而且电源的效率在70-85%，5114* 1.5/0.8=9.588A<10A，电源容量基本满足要求，考虑电源品质将PS307更换为sitop PSU100s 10A，效果不是太明显，又更换sitop 20A电源，几个月内出现一次故障，故障频次明显减少，说明由于电源负荷能力小，在外部干扰大时，影响供电的稳定性。

干扰仍然存在，分析模拟量接线。液位计采用两线制，由明纬电源单独供电DC24V 10A，根据模块式示意图接线正确，但根据《S7300系统供电设计原则及I/O模块接线注意事项》，如图2所示[3]。为了避免输入模拟量模块超过共模电压（Ucm）以及避免随后出现的测量值上溢或下溢，M-输入端互联接模拟地，关闭没有使用的通道并且同样M-接模块地。经过处理，更换回10A电源，干扰故障消除。

3 结语

本文从液位计等模拟量满量程的故障现象，处理接地不可靠引起的干扰来源，而电源的容量适当放大可以减轻干扰带来的破坏，根据西门子PLC300设计要求，进一步消除模拟量引入的干扰，提高设备运行的稳定性。

参考文献

[1] 周小伟，周晓珲.PLC模拟量处理位数引发故障处理[J].设备管理与维修，2015（12）：94.

[2] 李超，何安钢.PLC自动控制系统的故障分析及处理[J].河南科技，2011（10）：32.

[3] 王智明.PLC基于开关量实现模拟量输出的方法[J].机电工程，2009，26（5）：105-107.

Abstract：Aiming at the frequent failure of full range liquid level gauge on site， firstly the grounding reliability of control system and analog is checked and processed， secondly the influence of power supply capacity on interference is considered， finally return to Siemens control system wiring normative and anti-jamming treatment， achieve the purpose of eliminating interference completely.

Key words：siemens PLC； analog quantity； fault