「中華電氣網」一個接觸器引發的故障（上）

使用某品牌的S7300的PLC，該項目運行了一年多，一直有問題，但最近出現問題比較頻繁，現象是每天從CPU第一次上電運行，大概30分鐘後，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。而之後，該現象將隨時出現，並且越來越頻繁，甚至有時幾乎每個程序週期都會停機，因此嚴重影響了用戶的生產。

根據故障情況，我們初步懷疑是現場存在電磁干擾。因此我們奔赴現場對問題進行處理。

到現場後，我們首先觀察PLC運行的情況。我們發現，現場採用的是某品牌S7314C-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

之後，我們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，我們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。該參數設計設定值範圍應為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，並導致SF燈亮，而當該部分程序運行結束後，故障就會消失。

將該值改為0～99之間的任意值後，SF燈不再點亮，該系統故障不再出現。這是我們在現場發現的第一個故障，但這個故障並沒有導致現場設備停機。

那是什麼原因呢

之後隨著我們繼續觀察，大概經過了1個小時後，突然出現了一次停機故障。現象就是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。

我們在線檢查CPU的診斷信息後發現，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。

由於現場的電氣櫃內有較多的繼電器和接觸器（圖5），因此我們懷疑是由於這些感性負載動作時產生的干擾影響了CPU從而導致了停機，於是我們對CPU的電源進行了檢測。

圖5 櫃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，在櫃內，我們發現了一塊鍍鋅板（圖5）。我們估計該鍍鋅板是用於系統接地的，但實際情況是，並沒有任何的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5）。

為了減小感性負載對PLC的衝擊，我們將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佈線、接線工作。但隨後我們發現，系統接了“地”之後，CPU運行一段時間，依然出現停機現象。

然後我們又檢測了PLC系統220V電源線上的干擾情況，發現干擾信號依然存在

由於我們已經將系統進行了接地處理，那麼該干擾信號是怎麼進入到電源的呢？

想知道問題最終是如何解決的？

來源：亞洲電能質量聯盟