(12)S7-200的故障诊断

PLC是一个故障率极低的控制器。但是，这并不是说它永远不会出现故障。和其它设备一样，PLC也需要经常进行故障检查与维护。PLC的故障检查与维护在保证其安全运行过程中是很重要的。本章以西门子S7-200为例介绍PLC的故障检查与维护问题。

12.1 利用PLC的自诊断功能进行故障检查与处理 PLC都具有自诊断功能，当PLC出现故障时应该充分利用PLC的自诊断功能来查找故障原因。

12.1.1常见故障的检查与处理 PLC系统在长期运行中，可能会出现一些故障。PLC自身故障可以靠自诊断功能去分析，外部故障则主要根据程序分析。

常见的PLC自身故障有电源系统故障、主机故障、通讯系统故障、模块等故障。

当PLC发生故障时，首先要对PLC进行总体检查，然后根据检查的线索去分项具体检查。总体检查的目的是找出故障点的大方向，然后再逐步细化，确定具体故障点，达到消除故障的目的。常见故障的

图12-1常见故障与检查过程 总体检查与处理的程序见图12-1。

12.1.2 电源故障检查与处理

PLC系统主机电源、扩展机电源、模块中的电源，任何电源显示不正常时都要进入电源故障检查流程。

当向PLC基本单元供电时，基本单元表面上设置的电源（+24V DC）指示灯或PLC的工作状态（STOP、RUN、SF）指示灯至少有一个会亮。如果外电源已经加上，但是上述指示灯都不亮。说明PLC的电源存在问题。如果各部分功能正常，只能是LED 显示有故障。否则应首先检查外部电源故障。如果外部电源无故障，再检查系统内部电源故障。

检查外部电源故障时，首先请确认电源接线。若是同一电源驱动多个传感器负载等时，请确认有无负载短路或过电流。若不是上述原因，则可能是PLC内混入导电性异物或其他异常情况。此时可在清除故障源以后，更换损坏部件。检查和排除故障内容如表12-1所述。 表12-1电源故障的检查与处理 故障现象 故障原因 指示灯坏或保险丝断。 解决办法 更换。 加入供电电源电压； 检查电源接线和插座使之正常。 供电电压超限。 电源坏。 调整电源电压在规定范围。 更换电源。 电源指示灯灭，无供电电压。 或者PLC的工作状态指示灯灭。

12.1.3 异常故障检查与处理

PLC系统最常见的故障是停止运行（运行指示灯灭）、不能启动、工作无法进行，但是电源指示灯亮。这时，需要进行异常故障检查。检查顺序和内容如表7-2。 表7-2 异常故障的检查与处理 故障现象 不能启动。 故障原因 供电电压超过上极限。 供电电压低于下极限。 内存自检系统出错。 ＣＰＵ、内存板故障。 解决办法 降压。 升压。 清内存、初始化。 更换。 供电电压接近上、下极限。 调整电压，使在正常范围。 清理、重插。 工作不稳定，频主机系统模块接触不良。 繁停机。 ＣＰＵ、内存板内元器件松清理、带手套按压元器件。 动。 ＣＰＵ、内存板故障。 更换。 通讯电缆插接松动。 通讯电缆故障。 按紧后重新联机。 更换。 内存清零，拔去停电记忆电池几分钟后再联机。 检查参数和开关，重新设定。 更换。 与编程器（微内存自检出错。 机）不通讯。 通讯口参数不对。 主机通讯故障。 编程器通讯口故障。 程序不能装入。 内存没有初始化。 ＣＰＵ、内存故障。

12.1.4 通信故障检查与处理

更换。 清内存，重写。 更换。 通信是PLC网络工作的基础。PLC网络的主站、各从站的通信处理器、通信模块都有工作正常指示。当通信不正常时，需要进行通信故障检查。检查顺序和内容如表7-3。 表7-3通信故障的检查与处理 故障现象 故障原因 接插不好。 解决办法 按紧接插。 更换模块。 重新组态。 单一模块不通模块故障。 信。 从站不通信。 分支通信电缆故障。 通信处理器松动。 通信处理器地扯开关错。 通信处理器故障。 主站不通信。 通信电缆故障。 调制解调器故障。 通信处理器故障。 通信正常，但通某模块插入或接触不良。 组态不对。 拧紧插接件或更换。 拧紧。 重新设置。 更换。 排除故障、更换。 断电后再启动无效更换。 清理后再启动无效更换。 插入并按紧。 信故障灯亮。

12.1.5 输入故障检查与处理

输入输出模块直接与外部设备相连，是容易出故障的部位。虽然输入输出模块故障容易判断，更换快，但是必须查明原因。而且往往都是由于外部原因造成损坏，如果不及时查明故障原因，及时消除故障，对PLC系统危害很大。

不管输入单元的LED灯亮还是灭，请检查输入信号开关是否确实在ON或OFF状态。如果输入开关的额定电流容量过大或由于油侵入等原因，容易产生接触不良。当输入开关与LED灯亮用电阻并联时，即使输入开关OFF但并联电路仍导通，仍可对PLC进行输入。如果使用光传感器等输入设备，由于发光／受光部位粘有污垢等，引起灵敏度变化，有可能不能完全进入“ON”状态。在比PLC运算周期短的时间内，不能接收到ON和OFF的输入。如果在输入端子上外加不同的电压时，会损坏输入回路。检查顺序和内容如表7-4。 表7-4输入故障的检查与处理 故障现象 故障原因 解决办法 输入模块单点过电压，特别是高压串入。 消除过电压和串入的高压。 损坏。 输入全部不接未加外部输入电源。 通。 外部输入电压过低。 端子螺钉松动。 端子板连接器接触不良。 输入全部断电。 输入回路不良。 输入器件不良。 输入配线断线。 端子接线螺钉松动。 接通电源。 加额定电源电压。 将螺钉拧紧。 将端子板锁紧或更换。 更换模块。 更换。 检查输入配线排除故障。 拧紧。 将端子板锁紧或更换。 调整输入器件。 更换模块。 特定编号输入端子板连接器接触不良。 点不接通。 输入信号接通时间过短。 输入回路不良。 OUT指令用了该输入号。 修改程序。 特定编号输入输入回路不良。 点不关断。 更换模块。 OUT指令用了该输入号。 修改程序。 使输入电压在额定范围内。 采取抗干扰措施。 拧紧螺钉。 将端子板拧紧或更换。 输入不规则地外部输入电压过低。 通、断。 噪音引起误动作。 端子螺钉松动。 端子连接器接触不良。 异常输入点编输入模块公共端螺钉松动。 拧紧螺钉。 号连续。 端子连接器接触不良。 CPU不良。 输入动作指示指示灯坏。 将端子板锁紧或更换连接器。 更换CPU。 更换。 灯不亮。

12.1.6输出故障检查与处理

不管输出单元的LED灯亮还是灭，如果负载不能进行ON或OFF时，主要是由于负载过载、负载短路或容性负载的冲击电流等原因，引起继电器输出接点粘合，或接点接触面不好导致接触不良而造成的。输出故障检查顺序和内容如表7-5。 表7-5输出故障的检查与处理 故障现象 故障原因 解决办法 输出模块单点过电压，特别是高压串入。 消除过电压和串入的高压。 损坏。 输出全部不接未加负载电源。 通。 负载电源电压低。 端子螺钉松动。 端子板连接器接触不良。 保险丝熔断。 I/O总线插座接触不良。 输出回路不良。 输出全部不关输出回路不良。 断。 特定编号输出输出接通时间短。 更换。 接通电源。 加额定电源电压。 将螺钉拧紧。 将端子板锁紧或更换。 更换。 更换。 更换。 更换模块。 点不接通。 程序中继电器号重复。 输出器件不良。 输出配线断线。 端子螺钉松动。 端子连接器接触不良。 输出继电器不良。 输出回路不良。 修改程序。 更换。 检查输出配线排除故障。 拧紧。 将端子板锁紧或更换。 更换。 更换。 特定编号输出程序中输出指令的继电器修改程序。 不关断。 号重复。 输出继电器不良。 更换模块。 更换负载或添加假负载电阻。 漏电流或残余电压使其不更换。 能关断。 输出回路不良。 输出端不规则外部输出电压过低。 地通、断。 噪音引起误动作。 端子螺钉松动。 端子连接器接触不良。 使输入电压在额定范围内。 采取抗干扰措施。 拧紧螺钉。 将端子板拧紧或更换。 异常输出点编输出模块公共端螺钉松动。 拧紧螺钉。 号连续。 端子连接器接触不良。 CPU不良。 保险丝坏。 输出动作指示指示灯坏。 将端子板锁紧或更换连接器。 更换CPU。 更换。 更换。 灯不亮。

12.1.7利用PLC的输出窗口进行故障检查

为了便于对PLC系统的故障进行检查，S7-200设置了故障的错

误代码供故障诊断使用。故障代码可以在S7-200编程环境的输出窗口查到。由故障代码表可以检查三种错误。

1 致命错误

致命错误会导致CPU停止执行用户程序。依据错误的严重性，一个致命错误会导致CPU无法执行某个或所有功能。处理致命错误的目标是使CPU进入安全状态，可以对当前存在的错误状况进行询问并响应。

当一个致命错误发生时，CPU执行以下任务： • 进入STOP（停止）方式

• 点亮系统致命错误和STOP指示灯。 • 断开输出。

这种状态将会持续到错误清除之后。表7-6列出了从CPU上可以

读到的致命错误代码及其描述。 表7-6致命错误代码及其含义 错误代错误描述 码 0000 无致命错误 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F 0010 0011 0012 0013

用户程序检查和错误 编译后的梯形图程序检查和错误 扫描看门狗超时错误 内部EEPROM错误 内部EEPROM用户程序检查和错误 内部EEPROM配合参数检查错误 内部EEPROM强制数据检查错误 内部EEPROM缺省输出表值检查错误 内部EEPROM用户数据、DBl检查错误 存储器卡失灵 存储器卡上用户程序检查和错误 存储器卡配置参数检查和错误 存储器卡强制数据检查和错误 存储器卡缺省输出表值检查和错误 存储器卡用户数据、DB1检查错误 内部软件错误 比较接点间接寻址错误 比较接点非法值错误 存储器卡空，或CPU不识别该卡 2 运行时刻程序错误

在程序正常运行中，可能会产生非致命错误（如寻址错误）。在

这种情况下，CPU会产生一个非致命错误代码。表7-7列出了这些非致命错误代码及其描述。 表7-7非致命错误代码及其含义 错误代错误描述 码 0000 0001 0002 0003 0004 0005 无错误 执行HDEF之前，HSC不允许 输入中断分配冲突，已分配给HSC。 到HSC的输入分配冲突，已分配给输入中断 在中断程序中企图执行ENI、DISI、或HDEF指令 第一个HSC/PLS未执行完之前，又企图执行同编号的第二个HSC/PlS 0006 0007 0008 0009 间接寻址错误 TODW（写实时时钟）或TODR（读实时时钟）数据错误 用户子程序嵌套层数超过规定 在程序执行XMT或RCV时，通讯口0又执行另一条XMT或RCV指令 000A 000B 000C 000D 000E 在同一HSC执行时，又企图用HDEF指令再定义该HSC 在通讯口1上同时执行XMT/RCV指令 时钟卡不存在 重新定义已经使用的脉冲输出 PTO个数设为0 0091 0092 0094 009A

范围错（带地址信息），检查操作数范围 某条指令的计数域错误（带计数信息） 范围错（带地址信息），写无效存储器 用户中断程序试图转换成自由口模式 3 编译规则错误

当下载一个程序时CPU将对该程序进行编译，如果CPU发现程

序有违反编译规则之处（如非法指令），CPU就会停止下载程序，并生成一个非致命编译规则错误代码。表7-8列出了违反编译规则所产生的错误代码及其描述。

表7-8编译规则的错误代码及其含义 错误代错误描述 码 0080 0081 0082 0083 0085 0086 0087 0088 00 程序太大无法编译 堆栈溢出，必须把一个网络分成多个网络 非法指令 无MEND或主程序中有不允许的指令 无F0R指令 无NEXT指令 无标号 无RET，或子程序中有不允许的指令 无RETI，或中断程序中有不允许的指令 008C 008D 0090 0091 0092 0093 0095 0096 标号重复 非法标号 非法参数 范围错（带地址信息），检查操作数范围 指令计数域错误（带计数信息），确认最大计数范围 FOR/NEXT嵌套层数超出范围 无LSCR指令（装载SCR） 无SCRE指令（SCR结束）或SCRE前面有不允许的指令 0097 0098 0099

程序中有不带编号的或带编号的EU/ED指令 程序中用不带编号的EU/ED指令进行实时修改 隐含程序网络太多 例如在用顺控指令编写控制程序时漏掉了LSCR (装载SCR)指令

时，在程序下载或编译时，在S7-200的输出窗口会给出错误代码“0095”。当出现了无SCRE指令的程序时，在S7-200的输出窗口会出现错误代码“0096”。当出现了无SCRE缺少标号错误的程序时，在S7-200的输出窗口会出现错误代码“0087”等等。有了错误代码表，就可以直接发现和处理一些比较程序设计中的常见的错误了。

12.2利用PLC设计故障诊断系统

利用PLC自身的故障诊断功能对PLC的故障进行检查和处理固

然重要。但是，有时又显得不足。利用PLC设计自身的故障诊断系统，可以对上述不足给予补充。

利用PLC设计故障诊断系统是利用PLC对自身的故障进行检测，并把检测到的故障点进行记录。再通过对PLC控制程序的分析、判断，查找出引起故障的根本原因，从而消除故障源。使PLC能正常、安全、可靠地运行。 利用PLC设计故障诊断系统，实质上是设计PLC的自诊断系统。

实际上，故障诊断系统建立在基于PLC和上位计算机组成的控制

系统上的。PLC在故障诊断系统中的功能主要是完成具体控制系统设备故障信号的检测、记录故障数据并传输给上位计算机。上位计算机由于具有强大的科学计算功能，利用专家知识和专家库，完成从故障特征到故障原因的识别工作。并通过人机界面，给出故障定位，报告和解释故障诊断结果，并为操作员给出相应的排除故障的建议。从而达到找出故障源，消除故障的目的，使PLC可靠、稳定、有效的运行。

12.2.1 PLC故障检测程序的设计

1系统故障的层次结构

在进行故障诊断的设计时，首先必须对整个系统可能会发生的故障进行分析，得到系统可能会发生故障的层次结构，利用这种层次结构进行故障诊断。现以机械手自动控制系统为例，对其机械手自动控制系统故障诊断的层次结构分析。见图7－2。

图7－2系统故障的层次结构 系统故障结构的层次结构为故障诊断提供了一个合理的检测故障的层次模型。在设计控制系统的PLC的故障诊断程序设计时，应充分考虑到故障结构的层次，合理安排检测故障的逻辑流程。在引入故障点时应注意，要将系统所有可能引起PLC系统故障的检测点全部引入PLC，以便系统能及时进行故障处理。尽可能多的将最底层的故障输入信息引入PLC的程序中。才能得到更多的故障检测信息，才能为系统的故障自诊断提供全面服务。

2故障点的诊断与记录

有了系统故障的层次结构图，就可以根据统故障的层次结构图方便的查找PLC的故障点。为了得到PLC系统的故障情况实现系统的故障诊断，应该尽量使统故障的层次结构图保罗全部故障检测点。而故障检测点的状态应该全部反映给予记录。

（1）确定可能出现的故障点

通过对控制程序的分析找出可能出现的故障点是很重要的。有了这些可能的故障点，就可以集中精力在排可能的故障点上下功夫。为

了便于说明问题，现将自动控制机械手下降的部分程序（子程序SBR0的部分程序的部分程序）重书如下。 …

NETWORK 2 //第一步(机械手下降)开始。

LSCR S0.0 //第一步的开始。

NETWORK 3 //LD I0.6 //AN I0.5 //AN Q0.1 //= M2.0 //Q0.0=1。

NETWORK 4 //LD I0.6 //A I0.5 //SCRT S0.1 //

NETWORK 5 //SCRE //…

NETWORK 18 //第一步的工作，机械手下降。

机械手在左位I0.6=1。 未到低位I0.5=0。 非上升状态Q0.1=0。 输出机械手下降控制转换。

机械手在左位I0.6=1。 机械手到低位I0.5=1。 转换到顺序控制第二步。 步结束。

第一步结束。 第五步开始(机械手下降)。

LSCR S0.4 //第五步开始。

NETWORK 19 //第五步，机械手下降。

LD I0.7 //机械手在右位I0.7=1。 AN I0.5 //机械手未到低位I0.5=0。

AN Q0.1 //= M2.2 //

NETWORK 20 //LD I0.7 //A I0.5 //SCRT S0.5 //

NETWORK 21 //SCRE //…

NETWORK 35 //LD M2.0 O M2.2 = Q0.0 …

转换。

步结束。

下降输出。非上升状态。

输出下降控制Q0.0=1。 机械手在右位I0.7=1。 机械手到低位I0.5=1。 转换到顺序控制第六步。 第五步结束。 （2）设计故障的检查点与记录程序

可以看出机械手在左侧（抓起工件侧）下降控制程序主要集中在NETWORK 2 、NETWORK 3 、NETWORK 4和NETWORK 5中。机械手右侧（放下工件侧）下降控制程序主要集中在NETWORK 18 、NETWORK 19 、NETWORK 20和NETWORK 21中。械手下降控制的驱动程序在NETWORK 35中。

机械手在左侧下降控制过程中主要涉及的输入信号I0.6、I0.5和输出信号Q0.1、Q0.0。为了对这些信号进行诊断，可以设置两个计时器。一个计时器T110为进入S0.0步的确认。当T110=ON时，可以认定S0.0步的任务应该开始执行了，没有开始执行的信号为故障点。另一个计时器T111为S0.0步结束的确认。当T111=ON时，可以认定S0.0步的任务应该完全结束了，没有结束的信号为故障点。故障点的诊断与记录程序有责任把这些故障点记录在VB500中。 同样可以分析机械手在右侧下降控制过程中主要涉及的输入信号、输出信号。并设计出故障点的诊断与记录程序。

图7-3和图7-4为记录自动控制机械手下降的故障点的程序。

图7-3 故障点的诊断与记录程序1 • 故障点的诊断与记录的梯形图程序及说明

图7-4 故障点的诊断与记录程序2

• 故障点的诊断与记录的语句表程序及说明

NETWORK 1 //机械手左侧下降故障点的检测。

LD S0.0 LPS

TON T110, +20 //下降开始计时器。 TON T111, +200 //下降结束计时器。 A T110 A I0.6 AN I0.5 AN Q0.1 A Q0.0

MOVB 0, VB500 LRD A T110 LPS AN I0.6 EU

S V500.0, 1 LRD A I0.5 EU

S V500.1, 1 LRD A Q0.1

//无故障记录。 //左位开关故障。 //低位开关故障。 EU

S V500.2, 1 //上升电机故障。 LPP

AN Q0.0 EU

S V500.3, 1 LPP A T111 LPS AN I0.5 EU

S V500.4, 1 LPP A Q0.0 EU

S V500.5, 1

NETWORK 2 LD S0.0 LPS

TON T112, +20 TON T113, +200 //下降电机故障。 //低位开关故障。 //下降电机故障。 //机械手右侧下降故障点的检测。 //下降开始计时器。 //下降结束计时器。

A T112 A I0.7 AN I0.5 AN Q0.1 A Q0.0

MOVB 0, VB501 LRD A T112 LPS AN I0.7 EU

S V501.0, 1 LRD A I0.5 EU

S V501.1, 1 LRD A Q0.1 EU

S V501.2, 1 LPP

AN Q0.0

//无故障记录。//右位开关故障。//低位开关故障。//上升电机故障。 EU

S V501.3, 1 //下降电机故障。 LPP A T113 LPS AN I0.5 EU

S V501.4, 1 //低位开关故障。 LPP A Q0.0 EU

S V501.5, 1 //下降电机故障。

(3) 设计故障分析表

为了便于对系统的故障进行诊断，可以绘制故障检测分析表。故

障检测分析表由故障诊断记录、故障点和故障描述组成。故障检测分析表的作用是由故障诊断记录数据迅速地查找故障原因。表7-9为本例中的故障检测分析表。

表7-9故障检测分析表 故障诊断故障点 记录 故障描述 VB500=0 V500.0 V500.1 V500.2 V500.3 V500.4 V500.5 VB501=0 V501.0 V501.1 V501.2 V501.3 V501.4 V501.5

无 I0.6 I0.5 Q0.1 Q0.0 I0.5 Q0.0 无 I0.7 I0.5 Q0.1 Q0.0 I0.5 Q0.0 机械手左侧下降无故障。 左位开关不接通。 低位开关不断开。 上升电机不停止。 下降电机不启动。 低位开关不接通。 下降电机不停止。 机械手右侧下降无故障。 右位开关不接通。 低位开关不断开。 上升电机不停止。 下降电机不启动。 低位开关不接通。 下降电机不停止。 （4）模拟量故障点的诊断与记录

对于模拟量信号例如养护窑的温度的故障检测要比开关量检测复杂一些。

对温度检测元件电流或电压的故障进行诊断。首先要接收来自变送器的A/D模块的数字值，然后与控制系统允许的极限值比较。除了和开关量一样要检测其断路和短路故障状态以外，还要检查是否处于

正常运行状态。如果其参数值在允许范围之内，则表明对应的设备处于正常运行状态；如果 实际值达到极限值，则为则为不正常状态。即出现了故障。模拟量故障点的诊断与记录的参考程序如下。 • 模拟量故障点的诊断与记录的梯形图程序及说明

图7－5为对模拟量AIW0数据的诊断与记录。其中VW10存储模拟

图7-5模拟量故障诊断与记录的梯形图程序 量的下限数据，VW20存储模拟量的上限数据，VB502为模拟量AIW0的诊断记录。虽然模拟量没有出现短路或断路的故障，但是，如果AIW0的数值低于下限或高于上限值也意味着出现故障。

• 模拟量故障点的诊断与记录的语句表程序及说明

NETWORK 1 //模拟量的故障点检查。 LD S0.0 LPS

AW> AIW0, VW10 AW< AIW0, VW20

MOVB 0, VB502 //A/D无故障。 LRD

AW< AIW0, VW10 EU

S V502.0, 1 //A/D数值过低故障。 LPP

AW> AIW0, VW20 EU

S V502.1, 1 //A/D数值过高故障。

4根据特殊功能继电器状态对故障点的诊断与记录

S7-200的某些特殊功能继电器具有故障的诊断功能。可以利用这些继电器状态记录PLC的故障状态。例如： • SMB1反映了系统的工作状态，其中：

SM1.1＝1，表示当执行某些命令时，其结果溢出或出现非法数值。

SM1.3＝1，表示出现了用零做分母的错误。

SM1.4＝1，表示出现了执行ATT（Add to Tab1e）指令时，超出表范围的错误。

SM1.7＝1，表示出现了ASCll不能转换成有效的十六进制数的

错误。

• SMB3反映了自由口奇偶校验的故障：

SM3.0=1,表示端口0或端口1的奇偶校验出现了错误。 • SMB4反映出现了队列溢出错误，其中：

SM4.0＝1，表示出现了通讯中断队列溢出错误。 SM4.1＝1，表示出现了输入中断队列溢出错误。 SM4.2＝1，表示出现了定时中断队列溢出错误。 SM4.3＝1，表示在运行时刻，出现了编程错误。 .0＝1，表示出现了SM5.0＝1，表示出现了I/O错误。

SM5.1＝1，表示出现了I/O总线上接了过多的数字量I/O的错误。 SM5.2＝1，表示出现了I/O总线上接了过多的模拟量I/O的错误。 SM5.7＝1，表示出现了DP标准总线出现了错误。 • SMB8到SMB21字节为I/O模块识别寄存器和错误寄存器。 其中，SMB8为模块0识别寄存器，SMB10为模块1识别寄存器，SMB12为模块2识别寄存器，SMB14为模块3识别寄存器，SMB16为模块4识别寄存器，SMB18为模块5识别寄存器，SMB20为模块6识别寄存器。识别标志寄存器各位的功能如表7-10。

表7-10识别标志寄存器各位的功能 位号 标志符 7 M 6 T 5 T 4 A 3 I 2 I 1 Q 0 Q 标志 M=0 ，模TT=00，一A=0，数I I=00，无QQ=00，无输块己插般I/0模块。 字入。 TT=01，保I/O。 量输入。 出。 ，I I=01，QQ=01M=1，模留。 A=1，模2AI/8DI。 2AO/8DO。 ，块未插TT=10，非拟入。 I/0模块。 TT=11，保留。

I/O。 量I I=10，QQ=104AI/16DI。 4AO/16DO。 I I=11 8AI/32DI QQ=11，8AO/32DO。 其中， SMB9为模块0错误寄存器，SMB11为模块1错误寄存器，SMB13为模块2错误寄存器，SMB15为模块3错误寄存器，SMB17为模块4错误寄存器，SMB19为模块5错误寄存器，SMB21为模块6错误寄存器。错误标志寄存器的各位的功能如表7-11。

表7-11错误标志寄存器的各位的功能 位号 7 6 ie 5 4 0 b 3 r 2 p 1 f 0 t 标志C 符 标志 C=0，ie=0， 无错无错b=0，无r=0，无p=0，无f=0，t=0，错误。 错误 错误 无错无错误 误。 误。 B=1，总r=1，输p=1，没误 C=1，Ie=1，线故障出范围有用户f=1，t=1，组态错智能模误。 块错或奇偶错误。 电源错熔丝终端错。 误。 故障。 故障。 误。 • SMB86(反映了自由口0接收信息的状态，其中： SM86.0=1,指出了由于奇偶校验出错而终止接收信息。 SM86.1=1,指出了因已达到最大字符数而终止接收信息。 SM86.2=1,指出了因已超过规定时间而终止接收信息。 SM86.5=1,指出了收到信息的结束符。

SM86.6=1,指出了由于输入参数错或缺少起始和结束条件而终止接收信息效。

SM86.7=1,指出了由于用户使用禁止命令而终止接收信息。 • SMB186自由口1接收信息的状态，其中：

SM186.0=1,指出了由于奇偶校验出错而终止接收信息。 SM186.1=1,指出了因已达到最大字符数而终止接收信息。 SM186.2=1,指出了因已超过规定时间而终止接收信息。 SM186.5=1,指出了收到信息的结束符。

SM186.6=1,指出了由于输入参数错或缺少起始和结束条件而终止接收信息效。

SM186.7=1,指出了由于用户使用禁止命令而终止接收信息。 • SMW98字反映了有关扩展总线出现的错误。

这些特殊功能继电器是S7-200提供的诊断的重要信息。这种信息对系统的硬件组态和程序设计中的故障的检测都很有帮助，在设计

PLC的故障诊断程序中都可以作为故障点给予记录。

12.2.2 PLC故障诊断方法 1故障信息的通信

应该指出，PLC的计算能力、界面显示能力远不如PC机。对于比较简单的故障诊断问题可以直接由PLC完成。稍微复杂的故障诊断问题PLC就难以胜任。理想的办法是由PC机和PLC结合。PC机作为上位机通过串行通讯及时读取PLC的内部寄存器区的各种故障信息。完成对系统故障源的分析、计算、推理，并给出故障诊断的界面显示。PLC为下位机完成对系统故障点的检测、记录，并向上位机传送诊断数据。

2 故障诊断的逻辑判断分析法

一般情况下，在检测到故障点以后，并不一定就能检查出引起故障的根本原因即故障源。换句话说，在多数情况下还要根据PLC的故障点的设置和程序的编制进行多方面的分析、通过对故障点和故障的层次进行推理、判断和综合才可能找到故障源排除故障。为了能完成这一过程需要弄清故障点检测的基本结构、故障源分析的基本结构的构成和这两者的关系。 • 故障点检测的基本结构 故障点的设置是来源于PLC程序的各

图7-6故障点检测的基本结构 个网络（NETWORK）。故障点检测的基本结构和PLC程序的网络结构基本相似，可以分为三种基本结构。设X为检测点，Y为输出点。图7-6(a)为与连接基本支路、(b)为或连接基本支路、(c)为混合连接基本支路（有与也有或构成）。不同的支路的故障点在系统故障中的作用是不同的。

• 故障源分析的基本结构

设W为检测点Z的故障状态，Z为输出点Y的故障状态。查找故障源的路径也可以分为三种基本结构。图7-7(a)为或连接基本结构、(b)为与连接基本结构、(c)为混合连接基本结构（有与也有或构

成）。不同的支路的故障状态在系统故障源的检查中的作用也是不同的。

• 诊断故障源的逻辑分析法

设置故障点的目的是为了当系统出现故障时便于更快的查找出引起系统故障的根源即故障源。根据程序的逻辑关系可以分析出故障点检测支路与故障源分析支路的关系。

当故障点检测支路为与连接结构时，在出现故障时，需要用故障源检测的或连接支路去查找故障源。

图7-7故障源分析的基本结构 当故障点检测支路为或连接结构时，在出现故障时，需要用故障源检测的与连接支路去查找故障源。

当故障点检测支路为混合连接结构时，在出现故障时，仍然需要用故障源检测的混合连接支路去查找故障源。但是连着的逻辑运算次序是相反的。

可以说故障点检测的基本结构和故障源分析的基本结构的逻辑运算是互为相反的逻辑运算。例如，机械手下降控制过程中，故障点I0.6、I0.5与下降控制的输出Q0.0构成的是与的结构。当Q0.0出现故障时，故障点I0.6、I0.5中的任何一个都可以导致Q0.0出现故障。即I0.6、I0.5出现故障的事件W1和W2与导致Q0.0出现故障的事件Z1应该满足故障源分析是或的支路结构。可见简单的PLC程序可以由故障点检测的基本结构转化为故障源分析的基本结构来进行故障诊断。

• 诊断故障源的专家系统分析法

比较复杂的PLC控制系统的故障诊断，因为系统的层次性结构比较复杂，甚至有的系统存在耦合。这时仅仅使用诊断故障的逻辑分析法是不够的，还需要借鉴专家系统的方法才能快速完成故障诊断的任务。

在传统的专家系统中，诊断的方法作为知识被组织成知识库的形式，推理机进行推理时，要根据PLC检测到的故障点和从知识库中搜索出来的所需要的诊断知识，通过推理分析去查找故障源。这种方法有时诊断的速度可能要慢一些。

也可以利用面向对象的方法，将知识源和黑板都表达为对象，在知识对象的内部封装了专家系统和推理机和解释器。当相应的知识对象被激活后，就在对象内部进行推理。诊断信息在故障点间层层传递，故障点内部利用这些信息进行推理并最终确定故障原因。这样可以提高了推理效率。

12.3 可编程序控制器的定期检修与维护

PLC的主要构成元件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长元件总是要老化的。出了要经常地进行故障诊断以外，定期检修与做好日常维护是非常必要的。

12.3.1可编程序控制器的定期检查

要有一支具有一定技术水平，熟悉设备情况，掌握设备工作原理的检修队伍，做好对设备的日常维修。

对检修工作要定为一个制度，按期执行，保证设备运行状况最优。每个PLC都有确定的检修时间。一般以每６个月～１年１次。当外部环境条件较差时，可以根据情况把间隔缩短。定期检修的内容如表7-12所示。

表7-12PLC定期检修的内容 序号 检修项目 1 供电电源。 检修内容 判断标准 在电源端子处测量电压变电压变化范围： 化范围是否在标准范围内。 上限不高于110%供电电压， 下限不低于85%供电电压。 2 外部环境。 环境温度。 环境湿度。 积尘情况。 ０~55oC。 35~85% RH不结露。 不积尘。 3 输入输出用在输入输出端子处测电压以各输入输出规格电源。 变化是否在标准范围内。 各单元是否可靠固定。 为准。 无松动。 4 安装状态。 电缆的连接器是否完全插无松动。 紧。 外部配线的螺钉是否松动。 5

7.3.2S7-200可编程序控制器的定期维护

对于具体的PLC的定期维护可能有一定的特殊性。下面给出了有

寿命元件。 电池、继电器、存储器等。 以各元件规格为准。 无异常。 关S7-200的定期维护的方法。见表7-4-113。

表7-13PLC定期维护方法 定期 定期 定期 输出不工• 被控制的设备产生了• 当接到感性负载时，需要作。 损坏，输出的电气浪涌。 接入抑制电路。 • 程序错误。 • 接线松动或不正确。 • 输出过载。 • 输出被强制。 • 修改程序。 • 检查接线，如果不正确，要改正。 • 检查输出的负载。 • 检查CPU是否有被强制的I/O。 CPU SF（系• 用户程序错误： 统故障）灯-0003看门狗错误， 亮。 -0011间接寻址， -0012非法的浮点数， • 电气干扰： -0001到0009。 • 对于编程错误，检查FOR、NEXT、JMP、LBL和比较指令的用法。 • 对于电气干扰， -检查接线。控制盘良好接地和高电压与低电压不并行引线是很重要的。 -把24VDC传感器电源的• 元件损坏 0001到0010 电源损坏。 电源线引入过电压。 M端子接地。 • 查出原因后，更换元件。 把电源分析器连接到系统，检查过电压尖锋的幅值和持续时间。根据检查的结果给系统配置抑制设备。 电子干扰问• 不合适的接地。 题。 • 纠正不正确的接地系统。 • 在控制柜内交叉配线。 • 纠正控制盘良好接地和 高电压与低电压不合理的布线。把24VDC传感器电• 对快速信号配置了输源的M端子接地。 入滤波器。 • 增加系统数据块中的输入滤波器的延迟时间。 当连接一个如果所有的非隔离设备• 检查通讯网络。 外部设备时（例如PLC、计算机和其• 更换隔离型PC/PPI电通讯网路损它设备）连到一个网络，缆。 坏。 而该网络没有一个共同• 当连接没有共同电气参（计算机接的参考点，通讯电缆提供考点的机器时，使用隔型口、PLC的了一个不期望的电流通RS-485 to RS-485中继器。 接口或路。这些不期望的电流可PC/PPI电缆以造成通讯错误或损坏损坏） 电路。 检查网络通讯信息后处理。 STEP7-Micro/WIN 32 通讯问题。 错误处理。 检查错误代码信息后处理。

应该说PLC是一个可靠性、稳定性极高的控制器。只要按照其技

术规范安装和使用，出现故障的概率极低。但是，一旦出现了故障，一定要按上述步骤进行检查、处理。特别是检查由于外部设备故障造成的损坏。一定要查清故障原因，待故障排除以后再试运行。

到此这本书己经接近尾声了。控制一个复杂的生产过程并非易事。

真正了解PLC、掌握PLC、会用PLC、用好PLC也非易事。读者一定会记得，世上无难事，只怕有心人。只要有一个科学的作风，有持之以恒的学习精神，精通PLC也绝不是一件难事。