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1 變頻器控制電路故障

主要包括主控制電路板、開關(guān)電源板、功率變換器、濾波電容等控制電路的故障。該故障主要表現(xiàn)為+5v、+12v直流開關(guān)電源電路燒壞、整流橋?yàn)V波電容擊穿、中間直流回路故障、IGBT功率變換器因過熱燒壞、控制電路板輸出繼電器燒壞、驅(qū)動(dòng)電路故障、充放電電路故障等。

2 變頻器散熱直流風(fēng)扇故障

風(fēng)扇屬于易損件，對連續(xù)工作的場合，其工作壽命一般為2～5年，但由于受不同應(yīng)用場合環(huán)境的影響，譬如外環(huán)境溫度高，散熱情況差，直流風(fēng)扇被塵埃粘住停轉(zhuǎn)等等，都是造成變頻器故障較頻繁的一個(gè)。同時(shí)，由于變頻器品牌和型號(hào)較多，各種變頻器所選擇的直流風(fēng)扇的額定電流和大小也各不相同，不能實(shí)現(xiàn)相互通用，這給現(xiàn)場維修工作帶來較大不便。

3 大容量濾波電容故障

對*連續(xù)運(yùn)行的變頻器一般情況下，應(yīng)2～5年更換維護(hù)一次大容量濾波電容，否則就容易出現(xiàn)電容故障。電容故障主要因擊穿產(chǎn)生漏液、鼓包等現(xiàn)象，達(dá)不到平滑直流的工作要求。

4 變頻器控制面板故障

該故障的多數(shù)故障特征為操作面板無顯示或操作鍵失靈故障，現(xiàn)場變頻器故障維修主要有操作面板與主機(jī)連接線斷路、操作面板接頭松動(dòng)、操作鍵老化以及操作鍵操作鎖定等原因引起。

5 變頻器外圍控制電路器件故障

變頻器本身*，但外部控制電路發(fā)生故障。主要表現(xiàn)有交流接觸器、各種繼電器、空氣開關(guān)、PIC可編程器、諧波抑制器、變頻柜散熱交流風(fēng)扇、保險(xiǎn)熔斷絲、現(xiàn)場顯示儀表和報(bào)警電路器件等控制電路器件的故障。

6 變頻器外圍通風(fēng)散熱條件差

主要表現(xiàn)在變頻柜整機(jī)內(nèi)部過于狹窄，散熱通風(fēng)效果差，導(dǎo)致散熱不良；部分變頻器工作環(huán)境惡劣，變頻柜內(nèi)塵埃集聚較多，嚴(yán)重影響變頻器正常運(yùn)行，甚至造成停機(jī)故障；變頻柜散熱導(dǎo)流交流風(fēng)扇屬于易損件，使用壽命一般為2年左右，尤其在夏天，室內(nèi)沒有空調(diào)降溫，散熱系統(tǒng)一旦不暢，就會(huì)引起變頻器過熱停機(jī)報(bào)警頻發(fā)等現(xiàn)象的發(fā)生。

7 功率不匹配，造成“小馬拉大車"問題而產(chǎn)生的變頻器故障

由于變頻器投入安裝時(shí)開發(fā)商追求成本需要，當(dāng)時(shí)選擇了變頻器功率小于電機(jī)額定功率的產(chǎn)品，但隨著運(yùn)行參數(shù)的變化，需要在較高頻率下運(yùn)行，就出現(xiàn)了“小馬拉大車"問題，zui終導(dǎo)致變頻器長時(shí)間在超負(fù)荷下運(yùn)行，產(chǎn)生主控電路故障。

8 變頻器內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路故障

造成驅(qū)動(dòng)電路損壞的原因有多種，一般來說出現(xiàn)的問題也無非是U、V、W三相無輸出，或者輸出不平衡，再或者是輸出平衡，但在低頻運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)抖動(dòng)，還有啟動(dòng)報(bào)警等故障現(xiàn)象，這些都屬變頻器驅(qū)動(dòng)電路問題。

9 變頻器主要故障原因及預(yù)防措施

由于使用方法不正確或調(diào)試運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不合理，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及停機(jī)故障報(bào)警。為確保變頻節(jié)能控制設(shè)備的良好運(yùn)行，做好對變頻器故障原因分析和預(yù)防工作非常必要。變頻器在正常使用6-10年后，就進(jìn)入故障頻率的高發(fā)期，經(jīng)常出現(xiàn)元器件燒壞、失效、保護(hù)停機(jī)功能頻繁動(dòng)作等故障現(xiàn)象。因此，平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)、去塵、控制溫度等就顯得特別重要。

10 外部電磁感應(yīng)干擾易造成的故障

如果變頻器周圍存在干擾，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器。在外部采取噪聲抑制措施，干擾源顯得尤其必要。具體解決辦法有：一是盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；二是變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行，不能同電焊、大功率動(dòng)力設(shè)備接地混用；三是變頻器輸入安裝噪聲濾波器，避免由電源線引入干擾。

高速計(jì)數(shù)器一般與編碼器或光柵尺配合使用來測量轉(zhuǎn)速或是位移，且高速計(jì)數(shù)器不同于普通計(jì)數(shù)器，你會(huì)遇到選擇0-5中哪個(gè)高速計(jì)數(shù)器？8種模式中選用哪種？啟用它并讓它計(jì)數(shù)等問題，這就涉及到它的兩條指令。此外，PLC的高速計(jì)數(shù)器如何使用？如何接收編碼器的信號(hào)？這是重點(diǎn)。

總之，高速脈沖輸入輸出這方面涉及的知識(shí)很多，而且也很重要，建議大家先了解一些運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)組態(tài)的基本知識(shí)，然后再學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)控制指令，比如：初始化運(yùn)動(dòng)指令、手動(dòng)控制指令、回原點(diǎn)指令、RUN指令等等，這些指令在編程時(shí)都是能用到的。
接著要解決PLC模擬量功能應(yīng)用這塊了，會(huì)遇到傳說中的PID，PID在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)儆诔Ｓ玫目刂?，它就是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例-積分-微分控制算法，大家可以理解為是一種數(shù)學(xué)算法，PLC如何實(shí)現(xiàn)PID控制？這是大家要掌握的內(nèi)容。

就比如上圖，這是S7-200PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的三種方式，分別是PID向?qū)?、PID指令以及自行編程，其實(shí)PID向?qū)Ш蚉ID指令沒有很大區(qū)別，的不同是能使用的工具不同。
PID向?qū)б话闶潜容^常見且提倡的方法（重要），需要了解PID調(diào)節(jié)控制面板，再就是PID指令了，會(huì)涉及到PID回路表，自行編寫PID算法的話，要用到很多公式，這些東西大家要各有側(cè)重。

后，PLC的通信功能應(yīng)用，主要是串行通信和以太網(wǎng)通信。
首先清楚串行通信的分類，按傳輸方式分、接口類型分等等。在這塊，你會(huì)遇到自由口通信、MODBUS通信、USS協(xié)議通訊等。
MODBUS通信很多設(shè)備能用上，這個(gè)必須掌握。此外，USS協(xié)議通訊和MODBUS通信都是基于自由口通訊而來的，所以串行通訊的重點(diǎn)就是自由口通訊，如何按照協(xié)議去編寫程序，或者如何定義協(xié)議？這是大家在學(xué)習(xí)自由口通信時(shí)要解決的內(nèi)容。

比如：S7-200SMART PLC的串行通訊就是基于485接口上的通訊，同時(shí)也能擴(kuò)展一個(gè)串行通信口，擴(kuò)展通信口可支持232和485接口，但究竟用哪個(gè)接口這就取決于軟件中的硬件配置了。

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組態(tài)保持范圍

單擊“系統(tǒng)塊"(System Block)對話框的“保持范圍"(Retentive Ranges) 節(jié)點(diǎn)組態(tài)在循環(huán)上電后保留下來的存儲(chǔ)器范圍。

圖1.組態(tài)數(shù)據(jù)保存范圍設(shè)置窗口

選擇要在上電循環(huán)期間保持的存儲(chǔ)區(qū)。 為 V 、M、T 或 C 存儲(chǔ)器輸入新值。 
您可將下列存儲(chǔ)區(qū)中的地址范圍定義為保持： V 、M、T 和 C 。對于定時(shí)器，只能保持保持性定時(shí)器 (TONR) ，而對于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，只能保持當(dāng)前值（每次上電時(shí)都將定時(shí)器和計(jì)數(shù)器位清零）。 
默認(rèn)情況下，CPU 中并未定義保持區(qū)域，但可組態(tài)保持范圍以保持多 10 KB 的存儲(chǔ)器 空間。

CPU 斷電后的數(shù)據(jù)保持

CPU 在斷電和上電時(shí)對保持性存儲(chǔ)器執(zhí)行以下操作： 
● 斷電時(shí)： CPU 將的保持性存儲(chǔ)器范圍保存到存儲(chǔ)器。 
● 上電時(shí)： CPU 先將 V 、M、C 和 T 存儲(chǔ)器清零，將所有初始值都從數(shù)據(jù)塊復(fù)制到 V 存儲(chǔ)器，然后將保存的保持值從存儲(chǔ)器復(fù)制到 RAM 。

 所有類型的 CPU，只要是在系統(tǒng)塊里設(shè)置了數(shù)據(jù)保持的數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)都會(huì)保存（不依靠于超級(jí)電容），但保存的存儲(chǔ)區(qū)的范圍大為10K。對于未設(shè)置為數(shù)據(jù)保持的存儲(chǔ)在RAM 中的數(shù)據(jù)，一旦掉電其數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。超級(jí)電容可以用于保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一般上電24小時(shí)后通常保持7天。

表1.S7-200 SMART CPU 存儲(chǔ)器地址保持范圍

從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊

要將 CPU V 存儲(chǔ)器當(dāng)前值保存到數(shù)據(jù)塊頁面；或者執(zhí)行下載操作，擔(dān)心 RAM 區(qū)數(shù)據(jù)當(dāng)前值丟失，可以在執(zhí)行下載操作前，先執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊，備份 V 存儲(chǔ)區(qū)的當(dāng)前值。

操作方法如下：

1、備份好源程序，新建空白項(xiàng)目操作

2、選擇 PLC > 從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊（Create Data Block from RAM）菜單命令。如圖2所示

圖2

3、PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行操作時(shí)，會(huì)提示 “ 設(shè)置 PLC 為 STOP 模式 ？"，選擇是才可以繼續(xù)執(zhí)行此功能，如圖3所示；如果操作前 PLC 已處于 STOP 狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)此對話框

注意：想要執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊功能，需要在 PLC 可以切換到 STOP 的情況下才可以操作！

西門子MM440變頻器1.5千瓦
圖3

4、圖3點(diǎn)擊“是"之后出現(xiàn)下面的對話框，如圖4所示，選擇 “是" 將執(zhí)行更新，將 CPU 中 RAM 區(qū)的 V 存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)當(dāng)前值上傳到數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)頁中。

如果執(zhí)行操作時(shí)，使用的程序文件是源程序，選擇 " Yes " 前，一定要注意源程序的備份！

圖4

5、等待一段上傳數(shù)據(jù)的時(shí)間，出現(xiàn)對話框，如圖5 所示，點(diǎn)擊" OK "，可以在數(shù)據(jù)塊中查看 V 區(qū)數(shù)據(jù)

圖5

執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊，上載到數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)有可能存放的位置

• 用戶定義1：上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，在數(shù)據(jù)塊中用戶自定義過初始值

• _PLC_DATA1：上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，未定義初始值，在程序執(zhí)行過程中修改過的 V 區(qū)地址，執(zhí)行"從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊"命令時(shí)，這些已修改的地址會(huì)被給一個(gè)新的標(biāo)簽名

• 向?qū)傻臄?shù)據(jù)塊（例如 PID1_DATA）:上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，包含配置完向?qū)Ш笞詣?dòng)生成的數(shù)據(jù)塊，比如 配置完 PID 后生成如 PID1_DATA 的數(shù)據(jù)塊，執(zhí)行"從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊"命令時(shí)，依然上傳到此數(shù)據(jù)塊中

6、將上傳的各個(gè)數(shù)據(jù)塊頁面中的 V 區(qū)地址復(fù)制，粘貼到要下載的程序文件的數(shù)據(jù)塊頁面中，此時(shí)，一旦下載，數(shù)據(jù)塊保存到 EEPROM 中，作為 V 存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)的初始值生效。

常見問題

 為什么S7-200 SMART 系統(tǒng)塊設(shè)置斷電保持后，數(shù)據(jù)依舊無法實(shí)現(xiàn)斷電保持？

可以根據(jù)以下步驟核對設(shè)置：

1.確保已設(shè)置斷電保持的程序下載到PLC。

2.如果SMART PLC 有連接HMI、上位機(jī)或者其他PLC，請先斷開相關(guān)的通訊設(shè)備，再做測試，避免這些設(shè)備給PLC相關(guān)地址不斷更新數(shù)據(jù)。

3.如果根據(jù)以上步驟測試均無效，請創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，只做系統(tǒng)塊斷電保持設(shè)置，重新下載程序后通過狀態(tài)圖表給斷電保持范圍內(nèi)某一地址寫入新值后將PLC斷電再上電查看。

S7-200 SMART 硬件診斷

硬件診斷是判斷設(shè)備故障的重要途徑。當(dāng)CPU不能正常工作時(shí)，除了檢查CPU內(nèi)部的邏輯外還需要判斷該故障是否由于CPU硬件故障造成的。CPU提供了多個(gè)途徑來診斷CPU硬件的狀態(tài)。

診斷方法介紹

通過模塊指示燈、CPU信息、讀取S7-200 SMART CPU特殊寄存器（SM）的數(shù)值這三種方式來診斷S7-200 SMART PLC的硬件故障，這三種方式可以一起使用。

1. 模塊指示燈

S7-200 SMART CPU有一個(gè)ERROR狀態(tài)指示燈，EM擴(kuò)展模塊有一個(gè)DIAG狀態(tài)指示燈，SB電池信號(hào)板上有一個(gè)Alarm指示燈。這些指示燈都具有故障報(bào)警功能。如下圖1. 模塊指示燈所示。

圖1. 模塊指示燈

注意： 
硬件模塊上的指示燈僅僅提示用戶：CPU、EM模塊、SB信號(hào)板是否有故障，而不是直接告訴用戶模塊的故障是什么，因?yàn)槟軐?dǎo)致模塊指示燈提示故障的原因不止一個(gè)。想要知道故障的詳細(xì)信息需要查看CPU的信息和特殊寄存器（SM）的數(shù)值。

2. S7-200 SMART CPU信息

S7-200 SMART CPU具有一定的自診斷功能，通過查看CPU信息的方式能快速有效地得到CPU的狀態(tài)信息。查看方法：在STEP 7-Micro/WIN SMART軟件菜單功能區(qū)選擇“PLC"選項(xiàng)，在PLC選項(xiàng)中的“信息"部分選擇“PLC"，如下圖2. PLC信息的查找方法所示。在CPU信息中，除了能夠得到CPU的硬件信息、運(yùn)行狀態(tài)，還可以得到當(dāng)前程序的掃描周期等其它有用信息。

圖2. PLC信息的查找方法

圖3. PLC信息

注意： 
CPU的信息是實(shí)際CPU的內(nèi)部信息，因此需要通過STEP 7-Micro/WIN SMART軟件在線連接到CPU上才可以得到該信息。

從CPU的錯(cuò)誤信息窗口中可以得到CPU致命錯(cuò)誤、非致命錯(cuò)誤、當(dāng)前IO錯(cuò)誤的信息提示。還包括CPU的產(chǎn)品序列以及固件版本。圖4. 所示。

圖4.CPU錯(cuò)誤信息

從CPU的時(shí)間日志窗口里可以得到CPU的事件列表。其列表是根據(jù)時(shí)間先后順序記錄CPU事件的。用戶可以查看列表的內(nèi)容判斷CPU的狀態(tài)。 圖5. 所示。

圖5. CPU事件日志

從“掃描速率"頁面可以得到CPU程序?qū)嶋H運(yùn)行的掃描周期的時(shí)間。 圖6. 所示。

圖6. CPU掃描速率

3. 讀取S7-200 SMART CPU特殊寄存器SM的數(shù)值

S7-200 SMART CPU內(nèi)部有特殊寄存器SM，用戶可以借以查看或是更改CPU的系統(tǒng)參數(shù)。其中有一些SM區(qū)域用來表示CPU硬件狀態(tài)，包括CPU訂貨號(hào)、序列號(hào)、硬件版本、CPU故障信息，以及EM擴(kuò)展模塊和SB信號(hào)板的訂貨號(hào)、序列號(hào)、硬件版本、故障信息等。通過在線監(jiān)控相應(yīng)SM的數(shù)值可以得到信息參數(shù)來診斷硬件故障。 
根據(jù)《S7-200 SMART系統(tǒng)手冊》章節(jié)D“特殊存儲(chǔ)器（SM）和系統(tǒng)符號(hào)名稱"中關(guān)于特殊寄存器的描述，可以得到相應(yīng)故障的解釋和說明。表1. 特殊寄存器診斷地址列出了S7-200 SMART CPU、EM擴(kuò)展模塊、SB信號(hào)板的SM診斷地址。

表1. 特殊寄存器診斷地址

S7-200 SMART 擴(kuò)展模塊

為更好地滿足應(yīng)用要求，S7-200 SMART 系列包括各種擴(kuò)展模塊和信號(hào)板。 可以將這些擴(kuò)展模塊與標(biāo)準(zhǔn) CPU 型號(hào)（SR20ST20、SR30ST30、SR40ST40、或 SR60ST60）一起使用，給 CPU增加附加功能。 下表列出了當(dāng)前提供的擴(kuò)展模塊。 有關(guān)特定模塊的詳細(xì)信息，請參見S7-200 SMART系統(tǒng)手冊：技術(shù)規(guī)范 。
 注意：
緊湊型CPU不支持?jǐn)U展功能。

表1.SMART 擴(kuò)展模塊基本信息