西门子S7-200 SMART PLC USS通信故障

2018年6月11日14:30:53 发表评论 529 阅读

1.   项目基本信息
Basic Project Information
制药机械、SMART plc ST20、V20变频器、V90伺服电机和驱动、SMARTLINE触摸屏。

2. 问题描述
Problem Description
故障现象:新设备安装完成后首次上电运行, PLC运行正常,用户正常试机操作,大约一分钟后变频器报F72通信故障,监控PLC程序后发现USS通信块故障代码1--驱动器无响应。重新下载程序和复位驱动器故障均无效。客户工程师更换新的PLC后又能正常运行,但是一分钟左右之后再次出现同样问题,连续更换三台ST20 现象都一致。
系统构成:

系统构成

3.  问题分析
Problem Analysis
1)  V20 变频器F72通讯故障后,更换新的PLC后又能正常工作,变频器能正常运行,表明变频器
没有损坏。
2)  由于该典型配置同类型制药机械已经使用了好几百套,并且都在最终用户那边正常运行,因此编程错误的可能性也是很小的。
3)  外围线路存在问题的可能性非常大如接线错误,接地问题,干扰等。

4. 问题处理步骤
Problem Solving Steps
1)  这个柜体第一个重要的问题是底板,通过颜色就能很直观的看出来,它不是铁板,经过
询问后确认这是一块绝缘板。就是说装在这块底板上的设备都是无法通过外壳地线接通的,经过实际观察发现所有变频器均将外壳接地。PLC通过台达电源供电,供电系统均未接地,包括220V端和24V端,见下图:
2)  当接地受到破坏时,会导致设备外壳无法通过地线导向大地,电压积累在设备外壳或者
内部,严重者会损坏设备本身。用万用表测量PLC与变频器间有64VAC的电势差,对其它设备测量,电势差小于2V。64V AC电压已经很高了,高到足以损坏设备本身,将PLC和24V电源都接地之后,该压差消失,且再拆去接地线后也无法测量到压差,说明已通过接地线导向大地。
3)  检查USS通讯电缆后发现,变频器V20侧只接了P和N两个端子,根据手册要求,必须将V20的 5号端子 0V与PLC M端连接(等电位连接线),避免共模压差损坏通讯口,而该线在当前设备上是没有的,正确的连接方法如下图:

4)  根据以上现象,怀疑PLC通讯口已经损坏,查看带RS485通讯口电路板,发现RS485通讯口背面的电阻已经烧黑,确认PLC通信口损坏。拆开另外几个损坏的PLC发现也是同样的现象。

5. 处理结果
Final Result
问题已经找到,原因是没有接地和没有连接等电位连接线。对于问题产生的原因是由于某种因素导致PLC与变频器之间存在一个64V AC的压差,(限于万用表测量交流电压的原理,此点的高频和瞬时强电压无法测量,而此类EMC问题对于电气设备都属于严重威胁)由于没有共地,导致该电压无法通过地线导向大地,更因为没有等电位线,导致只能通过通讯线流动,造成了 PLC通讯口烧毁。
用户认可西门子提出的解释和说明,并且表示会在以后的使用过程中增加等电位线 和解决接地问题。目前该设备已正常运行。
电阻都烧黑了,我不是功率器件啊,我没有你想的那么坚强, S7-200 SMART 喃喃地说。

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