转:记一次西门子S-300通讯故障排查过程

每在夏天高温或者梅雨季节,是电气设备故障的多发季节,某日,接到工厂求助,说有一西门子300的系统设备经常性的出现“丢站”的故障。

于是,拿了一台笔记本和MPI电缆线赶到现场。在线、CPU诊断是从业人员进入维修角色的基本步骤,进入CPU诊断缓冲区看诊断信息,都是一些对profibus-dp没有价值的信息。咨询了当值机修师傅,说该设备近段时长,在一天内无规律地出现多次设备无故停机的故障,将状态选择在手动状态后,让设备回一下原点后再启动,在自动状态下又可以运行,但只要自动运行没有规律的几次或者几十次自动循环后故障又将出现。
该S7-300系统的硬件配置如图:

转:记一次西门子S-300通讯故障排查过程

硬件诊断信息,图示:
转:记一次西门子S-300通讯故障排查过程

重新自总控制柜开始逐个检测主、从站的CPU供电及从站接口模块的电源电压,均在23.5V左右正常,各从站和主站之间的等电位连接可靠(曾经在该系统中出现过从站13#的DP插头故障的经历)。自主站开始对各站点之间的所有DP插头逐个进行的检查和更换,发现当打开从站11#DP插头时,非常明显地发现DP插头由于外层屏蔽接地没有连接可靠而过载,有明显的烧发黑痕迹,图示:
转:记一次西门子S-300通讯故障排查过程

既然,这个接口出现过过电流,那么很有可能影响到这个接口的通讯性能。于是,到办公室拿来新的DP插头和接口模块(IM153-1),更换后故障仍然存在,重新打开这个DP插头,仔细看了看DP电缆,通讯线有明显的过载熔合现象。再次找来DP电缆,临时敷设主、从站之间替换原DP电缆,监控故障仍然存在,干脆一不做二不休,将原所有DP电缆用临时外挂的DP电缆替换,上电后故障依然存在。自此,排障工作时长已经快到下午4点多,
之后一直保持着电话与同事沟通,让同事处理这个问题,但还是没有从更本上解决过问题,通过电话沟通过程,基本把问题锁定在从站13#上,由于之前我已经把一些处理思路均告知同事处理过了。一上班,就直接将13#从站的所有模块重新安装一次,当拆卸到接口模块扩展的第2槽模块时,发现了一个问题图示:
转:记一次西门子S-300通讯故障排查过程

问题的原因是该模块的一侧基板(与前连接器的塑料卡口破损)造成与前连接器接触性不良而丢失输入信号的检测,一个很隐蔽的故障点,由于没有新的模块备件,只能暂时用502胶水处理后安装,再次上电监控,丢站的故障明显减少了不少次数。再次监控用户程序,发现可能出现的该站点的急停按钮(常闭连接)点有触点接触性问题,更换后再监控(在触摸屏组态有PLC点监控功能),通过一天下来还是出现了数次的丢站(自此,我单独给这个从站的关键点标志位做了计数器监控,以检测该从站的I/O无故接通次数)。到此,时长已经快过个把月,维修已经陷入焦灼状,如果放弃意味着无法排除这起故障的根本原因。
重新又回到对系统的接地的检测,发现13#从站电源总接地螺栓有松动现象,重新紧固。将系统所有的信号线、控制电缆的接地线着一进行的再次检查和确认、整理。这时,想起一件值得怀疑的事情,即该系统一直正常运行有近6年时长,前一段时长由于系统内有2台18.5KW的变频器故障了,我建议用第三方变频器临时替换(台达CP2000),有可能是这2个新替换的变频器干扰原因引起;因为驱动是循环风机,于是,干脆直接用接触器替换临时处理,再试试系统运行。自上午9点多试运行到我下班,那个经常跳动的计数器像被“定海神针”定住一样,被老老的锁定在起始值上。晚上,在写这篇文章时还是不放心,再次电话与当值维修人员沟通确认,那个计数器仍然被锁在起始值上,一个“难忘”的维修过程时长跨越了一个多月,终于“艰难”地划上了句号。
小结:

通讯故障一般均自电源、等电位连接、接地、干扰性入手;然后是检查接口模块、DP电缆、DP插头进入。但是这次的通讯故障,我在开始监控CPU诊断缓冲区就没有可疑的通讯故障信息,也没有可用的从站模块故障的信息。排除了DP电缆连接及DP插头这些故障多发点,通过期间个人的意外住院,历时近一个月时长终于排除了这次多重故障原因引起的通讯干扰故障。首先,是从站扩展数字量模块的前连接器因塑料卡口破损,造成前连接器与模块接触性问题,造成输入模块部分因接触性问题丢失信号;

其次,从站接地系统也出现了接触性问题,降低了抗干扰能力;最后,临时替换的变频器输出至电机回路因与从站模块的输入、输出同时敷设在同一个桥架中,不同品牌的变频器对系统干扰的信号强度不同,引起模块输入、输出外部连接干扰。这些干扰在没有前面的检修、排除过程铺垫,确实是一件比较难以发现的问题,望此次故障处理经历给处理通讯故障的同行做一个参考。

【本文转载自:西门子工业技术论坛】

【本文由大卫说电气修改发布,2017年10月26日】

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据