西门子1500PLC控制系统工作原理及常见故障分析

郑超 张仁勇 夏同行 姚睿

摘 要：伴随社会经济的持续、快速化发展，以及工业技术水平的不断提升，可编程控制器（PLC）在多领域、多行业中得到越来越广泛的应用。本文以西门子1500PLC控制系统为研究对象，首先简要分析了PLC控制系统及西门子1500PLC控制系统的基本工作原理，探讨了容易对PLC控制系统造成影响的因素，最后指出了系统在实际运行中经常出现的一些故障，探讨了其具体措施，望能为此领域研究有所帮助。

关键词：1500PLC控制系统;西门子;工作原理;故障

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0117-02

可编程控制器（PLC）不仅是一種比较实用且高效的工业控制计算机软件系统，而且还能现阶段整个工业生产当中一种比较常用且优质的数字运算操作电子装置。针对西门子1500PLC控制系统而言，其实为一种在各种技术（比如网络技术、信号处理技术及计算机技术等）持续发展框架下而形成的PLC控制系统，其在具体的工作原理上，与传统的PLC控制原理基本相当，主要作用就是能够比较高效且全面的处理数据信息，以及内部有比较丰富的资源内容，但其自身也存在一些技术层面的不足，因而在运行过程中，容易出现各种故障。因此，做好其故障的分析与解决工作，尤为必要。本文就此探讨如下。

1 PLC控制系统分析

针对PLC控制系统来讲，其实为一种以计算机为基础的开发出来的可编程逻辑控制器，选用的是比较先进的一类可编程存储器，设置于计算机当中;借助计算机进行各项操作运算，以及将各种指令发送给用户、顺序控制等，而且还能根据现实需要，借助模拟或者数字实现对各种生产过程程序的输入、输出，可以理解为在整个工业生产体系中，PLC控制系统处于核心地位。现阶段，伴随PLC控制系统在功能层面上的越发丰富与优化，在工业生产中出现了许多新型的可编辑逻辑控制器，而西门子1500PLC控制系统便为其一，其在具体的硬件结构上，不仅设置有输入输出回路、程序输入装置，而且还设有存储器、电源、中央处理单元等。但需要强调的是，西门子1500PLC控制系统有着比较高的性价比，在许多功能上，均有着明显优势，所以，其已经成为工业生产架构当中的一类实用程度高的控制系统[1]。

依据系统应用领域及现实应用情况方面的差异，可将其划分为如下部分：其一，开关量的逻辑控制。也就是以自动化流水线为对象，分别实施逻辑控制与顺序控制。其二，模拟量控制，主要对整个工业生产架构当中的那些处于连续变化状态的模拟量，实施可编程控制，以此达到数字量与模拟量之间的随机性或者规律性转换。其三，运动控制。即为控制工业生产当中的直线运动、圆周运动等，刚被开发出来的PLC便借助I/O模块，将执行机构与位置传感器相连接，且共同发挥效能;此外，针对新型开发出来的PLC控制系统而言，其大多设置有专用型的运动控制模块[2]。其四，过程控制。在实际生产中，无论是压力、流量，还是温度等，均能达成动态变化，而且时期不同，与之相对应的变化量会存在差异，所以需要求PLC控制系统能进行控制算法程序的编制，以此来更好的控制整个生产过程。其五，数据处理系统。当前，比较常用的PLC控制系统需具备数学运算功能，这样系统便可以比较高效的完成诸如查询、传送、收集及转换等功能。其六，通信及联网系统。在整个工业自动化生产架构当中，需实现PLC控制系统与其它设备间的实时通信，这样才能更加高效的完成生产[3]。

2西门子1500PLC的基本工作原理分析

针对此控制系统而言，其在具体的工作原理上，与传统的PLC控制器大致相当。需要经过如下阶段：（1）输入采样阶段。针对西门子1500PLC系统当中的扫描系统而言，其能够对全部数据状态的输入进行有效控制，并且还能把它们均储存于专门的I/O映像区当中，当完成采集之后，其它单元当中的输出数据与状态均会发生改变，而对于储存于I/O映像区当中的数据来讲，仍然能够保持最初的数据状态。在输入采集这一阶段当中，若所输入的信号是比较典型的脉冲信号，那么便需要对脉冲信号的宽度施加有效控制，使其始终处于一个扫描周期当中，如此一来，才能从根本上确保控制系统对其进行全方位的扫描[4]。（2）用户程序执行阶段。针对用户程序执行来讲，其在具体的顺序上，主要秉持着从上向下的顺序，以此对梯形图当中的用户程序实施扫描;另外，还需要指出的是，扫描梯形图当中的用户程序的顺序为从左向右以及从上向下的运动路线，扫描之后，便可依据所得到的数据，开展有目的性的逻辑运算，依据最终的运算结果，便能在随机存储器（RAM）当中，更新与之相对应位置的当前状态;此外，针对I/O映像区当中的对应位，同样能够进行刷新管理;在此阶段内，只有逻辑线圈被刷新，其在下一个扫描区上的程序，方能真正起作用，这样便能够实现以一种流程化的方式来控制工业生产的目的[5]。（3）输出刷新阶段。对于此阶段而言，实为整个PLC控制系统当中的输出阶段，当真正意义上完成用户扫描程序，那么针对此时的西门子1500PLC控制器而言，便会保持在一种输出刷新阶段;需要指出的是，如果在此阶段，仅有CPU才能对I/O映像区当中的状态刷新数据等的输出进行锁存，而且借助与之相对应的输出电路，来对外设进行驱动，最终达到管理输出的目的。

针对西门子1500PLC控制系统而言，其在实际运行中，主要有如下典型特点：在其内部集成了故障安全功能、工业信息安全与运动控制，其中央处理单元（CPU）模块功能能够向用户提供充足的各类资源;而在硬件上，1500PLCPLC有着非常快的处理速度，而且还有着比较强的联网能力，以及比较高的诊断能力与安全性，因而除了能大幅节省成本之外，还有助于生产效率的提高，操作简便。此外，还需要强调的是，西门子1500PLC控制系统无论是在组态上，还是在编程效率上，均比较高，能为信息查看与采集提供切实方便。

3对西门子1500PLC控制系统造成影响的因素

针对西门子1500PLC控制系统而言，其主要由两部分组成，其一为生产现场设备，其二是PLC，对于PLC来讲，其主要包含扩展机箱、主机箱、中央处理器及网络与外界部分等;而对于生产现场设备来分析，其主要由仪表、接线盒、各种开关、极限位置、继电器、电源线、地线等组成。它们当中无论是哪个方面发生故障，均会对系统的正常工作造成影响，所以，对那些影响系统稳定性、可靠性的因素进行分析，当发生故障时，有助于准确找出故障，因而能为故障解决提供依据与参考。

4西門子1500PLC的常见故障及对策分析

（1）显示器上显示的是“——”，也就是难以将数据正常显示出来，也难以到底使哪种情况所造成的故障。进行如下故障分析：控制器所对应的操作面板显示的是“——”，提示控制器在具体的电源部分上，处于正常运作状态，因此，可以分别将电池、电源等方面的故障情况给排除掉;另外，操作面板能够显示，但是所显示的内容并不是正确的数据，所以，可能发生故障的地方是主控制板、操作面板、插件或者是I/O接口板等。针对西门子1500PLC控制器来讲，由于其在具体的结构设计上，所采用的是各部位均处于独立状态的模块，所以当发生异常或出现故障时，可以对各模块单元进行一个一个的排查，并且采用比较好的单元模块，将那些已经发生故障的单元模块给替换掉。（2）受外部环境因素所造成的故障。对于西门子1500PLC控制系统来分析，当受到外部的电磁干扰时，百年容易发生故障，其中，最为常见的便是电源模块故障。需要说明的是，在一个比较完整的PLC控制器电源模块当中，通常会设置有若干指示灯，比如24VDC、AC等，如果电源的工作维持正常状态，那么指示灯的颜色为绿色，其中任何一个灯显示为故障，那么便会对西门子1500PLC控制器的正常工作造成较大影响。比如AC灯，其所代表的是控制器所对应的交流总电源，如果此灯显示为故障，提示整个PLC控制系统在各项工作电源上，均发生了故障，对此，便需要对PLC控制器电源中的保险丝熔断与否进行查看，如果发生熔断，那么提示电源发生了故障，需对电源线路进行更换。（3）I/O模块常见故障。针对西门子1500PLC控制系统而言，与之相对应的输入输出模块的发光二极管，如果出现不指示的情况，提示I/O模块存在故障，如果对整个模块进行更换，那么并不划算，有着比较差的经济性与实际效益性，因此，可以对其中的某个点的损坏部件进行替换，而且还能根据现实需要，在对PLC控制器实施断电的前提下，对输入模块或者输出模块当中的点位置进行更换。（4）CPU模块故障。针对CPU模块而言，其中不仅有通信接口，而且还设置有运行开关、EPROM插槽等，容易发生故障的位置比较多，所以，需要将PLC控制器与电源相连接，并且在停止运行的状态下，拨动开关，使之处于RUN状态，然后对指示灯的显示情况进行细致观察，如果在断电复位操作后，故障仍然存在，那么需要检查通信接口板正常与否。

5结语

综上，在整个工业自动化控制体系当中，PLC控制系统为其不可分割的重要构成，伴随信息技术的日渐成熟，以及工业技术的不断发展，西门子1500PLC控制系统凭借自身优势，尤其是在控制能力、性价比等方面的不断提升，成为了当前社会中比较常用的系统类型。但是在长期使用过程中，其CPU、硬件等容易发生故障，因此，需要采取可行措施，找出故障，并将之有效解决掉，保证系统的正常、高效运转。

参考文献

[1] 罗志海，杨润泽，尹晓春.基于PLC控制系统设计的工程应用[J].新技术新工艺，2017（2）：33-35.

[2] 郭晖，张晓东，张胜.西门子PLCS7-200常见故障及解决措施[J].科学与信息化，2016（36）：81-82.

[3] 杨艳，顾香.一种PLC电源工作原理及故障特例[J].中国科技投资，2019（7）：204.

[4] 马万胜.可编程序控制器I/O接口模块工作原理及故障处理[J].电世界，2017，48（12）：34-35.

[5] 王满利，郭建锋，刘群坡.基于PROFIBUS的提升机双PLC热备控制系统研究[J].矿山机械，2018，38（3）：44-47.