西门子通讯主板C98043-A1601-L4-14

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大量的工程实践表明，PLC外部输入、输出设备的故障率远远**PLC本身的故障率，而这些设备出现故障后，PLC一般不能觉察出来，可能使故障扩大，直至强电保护装置后才停机，有时甚至会造成设备和人身事故。停机后，查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使PLC自动停机和，也为了方便查找故障，效率，可用PLC程序实现故障的自诊断和自处理。

  现代的PLC拥有大量的资源，如FX2N系列PLC有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的裕量，可以把这些资源利用起来，用于故障检测。

  （1）**时检测机械设备在各工步的所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这些时间为参考，在PLC发出输出，相应的外部执行机构开始时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该的时间长20％左右。例如设某执行机构（如电动机）在正常情况下运行50s后，它驱动的部件使限位开关，发出结束。若该执行机构的时间**过60s（即对应定时器的设定时间），PLC还没有接收到结束，定时器延时接通的常开触点发出故障，该停止正常的循环程序，启动和故障显示程序，使操作人员和人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

  （2）逻辑错误检测在正常运行时，PLC的输入、输出和内部的（如辅助继电器的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑，则说明出现了故障。因此，可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。例如某机械运动中先后有两个限位开关，这两个不会同时为ON状态，若它们同时为ON，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。

  3．预知

  某些是可以预知的，如PLC的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁），常常会伴随产生火花、电弧等，它们产生的可能使PLC接收错误的信息。在容易产生这些的时间内，可用PLC的某些输入，在易发期过去后，再取消。

采用冗余或热备用

  某些控制（如化工、造纸、冶金、核电站等）要求有较高的可靠性，如果控制出现故障，由此引起停产或设备损坏将造成较大的经济损失。因此，仅仅通过PLC控制的自身可靠性是不了要求。在这种要求较高可靠性的大型中，常采用冗余或热备用来有效地解决上述问题。

  1．冗余

  所谓冗余是指中有多余的部分，没有它照样工作，但在出现故障时，这多余的部分能立即替代故障部分而使继续正常运行。冗余一般是在控制中重要的部分（如CPU模块）由两套相同的硬件组成，当某一套出现故障立即由另一套来控制。是否使用两套相同的I/O模块，取决于对可靠性的要求程度。

  两套CPU模块使用相同的程序并行工作，其中一套为主CPU模块，一块为备用CPU模块。在正常运行时，备用CPU模块的输出被禁止，由主CPU模块来控制的工作。同时，主CPU模块还不断通过冗余处理单元（RPU）同步地对备用CPU模块的I/O映像寄存器和其它寄存器进行刷新。当主CPU模块发出故障信息后，RPU在1～3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。I/O的切换也是由RPU来完成。

  a)冗余b)热备用

  2．热备用

  热备用的结构较冗余简单，虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序，但没有冗余处理单元RPU。两个CPU模块的切换，是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。两套CPU通过通讯接口连在一起。当出现故障时，由主CPU通知备用CPU，并实现切换，其切换一般较慢。

PLC在当前工厂中是自动化生产的重要组成部分，为了保它在生产中的、安全和可靠，必须对它进行合理的设计。

  （一）分析被控对象并提出控制要求

  详细分析被控对象的工艺及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。

  （二）确定输入／输出设备

  根据的控制要求，确定所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：器、电磁阀、指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

  （三）选择PLC

  PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章*二节。

  （四）分配I/O点并设计PLC硬件线路

  1.分配I/O点

  画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第２步中进行。

  2.设计PLC硬件线路

  画出其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入可编程控制器的控制电路等。

  由PLC的I/O连接图和PLC电气线路图组成的电气原理图。到此为止的硬件电气线路已经确定。

程序设计

  1.程序设计

  根据的控制要求，采用的设计来设计PLC程序。程序要以控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

  1）初始化程序。

       在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启必要的，避免发生误。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

  2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对，一般在程序设计基本完成时再添加。

  3）保护和连锁程序。

       保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于操作而引起的控制逻辑混乱。

  2.程序模拟调试

  程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的条件。根据产生现场的不同，模拟调试有硬件模拟法和模拟法两种形式。

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