大家好，本周又為大家帶來了湖南西控自動化設備有限公司在工作現場處理的真實案例了，這次湖南西控帶湖南西控來到了另外一個客戶的現場，客戶所在的行業是機電行業。

該現場使用的是西門子的S7-300的PLC，該項目運行了一年多，一直有問題，但近出現問題比較頻繁，現象是每天從CPU次上電運行，大概30分鐘后，開始出現停機的情況，停機時 SF、STOP燈亮。此時只能通過手動復位，CPU才能恢復運行。而之后，該現象將隨時出現，并且越來越頻繁，甚至有時幾乎每個程序周期都會停機，因此嚴重影響了用戶的生產。

根據故障情況，湖南西控初步懷疑是現場存在電磁干擾。因此湖南西控決定奔赴現場對問題進行定性并決定終處理方案。到現場后，湖南西控首先觀察PLC運行的情況。湖南西控發現，現場采用的是西門子S7-314C-2PN/DP的CPU，在運行過程中會出現系統故障，但能夠自動消失（圖1）。 

圖1：PLC報系統故障

之后，湖南西控觀察了故障出現的情況，發現該故障的出現是有規律的：當Q5.4動作時，該SF燈會亮，當Q3.4動作時，該SF燈消失。因此，楊工懷疑是程序出現問題。通過讀取在線診斷信息，發現CPU報BCD碼轉換故障（圖2）。 

圖2：CPU在線診斷信息報BCD碼轉換故障

經過與編程人員的交流，發現是上位機的某時間參數設定超限。該參數設計設定值范圍應為0～99，但現場設定為100，因此程序每次運行至此都會報BCD碼轉換故障，并導致SF燈亮，而當該部分程序運行結束后，故障就會消失。

將該值改為0～99 之間的任意值后，SF燈不再點亮，該系統故障不再出現。這是湖南西控在現場發現的個故障，但這個故障并沒有導致現場設備停機。

之后隨著湖南西控繼續觀察，大概經過了1個小時后，突然出現了一次停機故障?，F象就是CPU停機時，SF燈和STOP燈亮，同時5V燈亮（圖3）。 

圖3：CPU停機

此時，只能將CPU上的撥碼開關撥至STOP位置再重新撥回RUN位置，CPU才可以正常重啟。湖南西控在線檢查CPU的診斷信息后發現，此時CPU報的是IO模板丟失的故障（圖4）。

圖4：在線診斷信息

從診斷信息情況看，應該是CPU在瞬間無法識別其模板，導致CPU進入停機狀態。由于現場的電氣柜內有較多的繼電器和接觸器（圖5），因此湖南西控懷疑是由于這些感性負載動作時產生的干擾導致了CPU從而導致了停機，因此湖南西控對CPU的電源進行了檢測。

圖5：柜內安裝了繼電器和接觸器

通過波形，可以看到在CPU的24V電源線上，隨著設備的動作，能夠檢測到有高頻干擾的存在，其中有的信號較強（圖6）。

圖6：在24V電源線上檢測到的共模干擾

同時，在柜內，湖南西控發現了一塊鍍鋅板（圖7）。楊工估計該鍍鋅板是用于系統接地的，但實際情況是，并沒有任何的PLC系統接地線連到該鍍鋅板上，也沒有發現該鍍鋅板接到外部的“地”（圖7）。

為了減小感性負載對PLC的沖擊，湖南西控將PLC的安裝底板與該鍍鋅板相連接，同時將該鍍鋅板連接到外部的金屬結構上（圖7）。 

圖7：PLC 做了接地處理

為此，現場進行了一系列的改動和布線、接線工作。但隨后湖南西控發現，系統接了“地”之后，CPU運行一段時間，依然出現停機現象。然后湖南西控又檢測了PLC系統220V電源線上的干擾情況，果然發現干擾信號依然存在（圖8）。 

圖8：PLC220V電源線上的干擾

由于湖南西控已經將系統進行了接地處理，那么該干擾信號是怎么進入到電源的呢？湖南西控進一步檢測了CPU 的M端與PE之間的電阻，發現該CPU的M端與PE之間存在電阻值（圖9）。并且該值在0～6M歐之間跳變。

圖9：檢測CPU的M與PE之間存在電阻

但314C系列的CPU的24V電源M端與PE端在內部應該是短接的，因此該電阻值是不應該存在的?，F場剛好還有一個同樣類型的CPU，湖南西控對另外一塊CPU進行了檢測了，發現該CPU的電源M端對PE之間的電阻值為0歐姆。因此，這就意味著，出現停機現象的CPU本身也已經存在一些問題。

由于現場出現跳停大概要30分鐘左右，因此湖南西控每次需要觀察到底是什么情況下該CPU會停機都得將近1個小時，而且每次停機的情況都不同，很難發現規律。但通過一段時間的觀察，湖南西控發現：當設備的某個關料閥動作的時候，PLC比較容易停機，而且幾乎每次停機都是發生在該關料閥到位的時刻。而該閥對應了一個接觸器，當閥體關到位時，該接觸器會斷開（圖10）。 

圖10：控制關料閥的接觸器 

由于關料閥動作的同時，其液壓系統電機會啟動，因此，湖南西控懷疑是電機電纜布線不規范導致其對系統的220V電源電纜產生了干擾，因此湖南西控將該電機電纜從線纜溝里找出來，單獨進行了布線，遠離了供電電源電纜，從而避免了電纜之間的干擾，但隨后湖南西控發現，CPU依然會停機?。?！因此，該干擾不是來自于電機電纜的，應該還有別的原因。

為此，湖南西控再次對柜內的接觸器動作的時刻的波形進行了檢測。由于該接觸器并沒有配備浪涌吸收回路，因此在接觸器動作的時刻，都會出現脈沖干擾，而且有時干擾脈沖的幅值還非常的高(>20V)，但每次的干擾脈沖大小并不相同。是否是這些干擾導致CPU的停機呢？于是湖南西控對該干擾脈沖進行了檢測。

通過一段時間的觀察，湖南西控發現：由于柜內安裝了較多的接觸器和繼電器，因此從示波器上可以看到很多干擾脈沖，并且幅值也并不相同。由于湖南西控此刻重點關注的是連接關斷閥的接觸器，因此湖南西控在每次該接觸器斷開時都會格外注意示波器的屏幕，但湖南西控發現，盡管該接觸器的負載大，但并不是每次的干擾幅值都是高的，而有時屏幕上也會出現一些幅值很高的干擾脈沖，但此時大的接觸器卻并沒有動作。并且系統停機時，屏幕上并沒有出現很高的干擾脈沖。這就意味著--柜內每個接觸器或者繼電器動作時，都有可能導致CPU停機。

但這與湖南西控觀察到的情況似乎有有些矛盾，因為湖南西控逐漸發現，系統確實是在關斷閥體的時候容易停機，盡管不是每次動作都停機，但每次停機幾乎都是系統的關料閥動作到位時發生的。但為什么停機時沒有看到大的干擾脈沖出現呢？帶著疑問，湖南西控進行了多次的測試，直到有一次，湖南西控看到CPU停機的時刻，剛好是接觸器斷開的瞬間，同時在示波器上發現楊工也發現了一個非常大的干擾脈沖（圖11）。

圖11：CPU停機的瞬間檢測到該脈沖

至此，湖南西控終于看到了該斷路器斷開的瞬間，出現了較大的干擾脈沖，導致CPU停機。原來，終還真是這一個接觸器引起了系統停機等等一系列的故障。當然，根據湖南西控建議，現場將該接觸器外面增加吸收回路后，問題得到徹底的解決。

但這里有個問題，就是為何停機時示波器并不是每次都能抓到大的干擾脈沖？湖南西控的分析，認為應該是由于設備動作時，并不見得每次都能產生大的干擾；另外，系統干擾可能是一個累積的過程，由于之前感性設備斷開時產生的干擾沒有能及時的釋放掉，因此甚至隨后的一個很小的干擾也會終導致系統出現問題。

通過這個現場出現的問題，湖南西控幫我們工友總結出以下兩點，是現場檢測環節中比較關鍵的要素：

1.自動化現場的接觸器、繼電器等帶感性負載線圈的設備必須增加浪涌吸收回路。

2.現場電氣系統必須接地。