（海南核电有限公司 海南昌江 572733）
摘要：本文以海南昌江核电站淡水厂西门子S7-400冗余控制系统的应用为例，介绍了其软硬件组成和整体结构，并依据调试和维护中的典型故障案例，分析、探讨和总结了基于西门子S7-300/400系列PLC控制系统的维修策略，以帮助核电站仪控维护人员快速诊断和排除PLC控制系统故障，提高维修效率。
关键词：PLC控制系统；故障分析；维修效率
基于PLC控制技术的仪控系统以其强大的灵活性、可靠性、抗干扰能力已在工业控制领域得到广泛的应用[1]。目前，海南昌江核电站淡水生产系统SEA、除盐水生产系统SDA、凝结水精处理系统ATE、硼伴热系统RRB和环吊采用的都是基于西门子S7-300/400系列PLC控制系统，这些仪控系统构成相对较复杂，一旦发生故障较难快速定位故障点。现以海南昌江核电站淡水厂西门子S7-400H PLC控制系统的应用为例，通过分析调试和维护中的常见故障和典型故障案例，探讨基于西门子S7-300/400系列PLC控制系统的维修策略，以帮助核电站仪控维护人员快速诊断和排除PLC控制系统故障，提高维修效率。
1 海核淡水厂PLC控制系统简介
淡水厂仪控系统采用的是基于西门子S7-400H的高可用性冗余PLC控制系统，整个系统由管理层、控制层和现场设备层三部分组成。
根据淡水厂工艺控制要求，PLC控制系统采用的是主、从站结构，由2个上位机（工程师站与操作员站）、2个主站和8个从站组成。同时运行西门子WinCC 7.0监控软件的两台上位机组成管理层，实现对整个淡水厂的集中监视和控制。2个西门子S7-400H冗余控制器（主站）和8个ET200M分布式I/O站（从站）组成控制层，主站向上通过冗余工业以太网和交换机与管理层通讯，向下通过冗余Profibus总线电缆和接口模块与从站通讯，这样的构架既保证了PLC系统的先进性又提高了运行的可靠性。生产现场的流量计、超声波液位计、压力变送器、变频器以及浊度仪、PH仪、余氯仪等分析仪表和泵、电机、电动阀等各种执行机构组成现场设备层，负责现场工艺参数的采集。
2 典型故障案例分析
在淡水厂PLC控制系统运行中，出现过一些较严重的故障，影响到了运行人员的正常判断。现分析其中一起典型故障案例，以此呈现故障处理过程中的一些维修思路和采用的维修手段。
2.1 故障现象
淡水厂OF02滤池厂房砂滤池和炭滤池出水总管线处浊度仪，1、2号砂滤池超声波液位计，罗茨风机出口涡街流量计和四个砂滤池的四个出水电动调节阀开度反馈值在中控室都显示为满量程值。
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2.2 故障分析及处理过程
（1）故障现象相同且都集中在OF02厂房，查看这些仪表及阀门的接线图，发现这些信号都是输入到同一AI模块，后经现场查看，该AI模块SF指示状态和故障指示灯常亮，说明硬件故障；
（2）在中控室工程师站打开STEP7软件，在硬件组态里打开该AI模块的“模块信息”画面，选择“诊断中断”，诊断信息显示为：故障模块，外部出错，无外部辅助电源；
（3）用万用表测量该AI模块的供电电压，发现只有7V左右，实际应该是24V。说明AI模块已失电，与上位机诊断信息相符；
（4）用万用表检查AI模块的供电线路的通断，发现其中一线路保险熔芯烧断，更换上保险熔芯，AI模块SF指示灯灭，所有故障仪表及阀门恢复正常运行，故障排除；
3 西门子S7-300/400系列PLC维修策略探讨
对于一个站点多、网络复杂的PLC控制系统，从整个故障的分布规律来看，虽然故障点主要集中在现场设备层，但该类故障现象明显，针对性强，比较容易定位和排除，本文不再论述。对于PLC本身出现故障，如软硬件故障、总线故障、网络通信故障等，一旦这些故障发生，一般较难定位和排除，这时维护人员如何快速的诊断和处理故障就显得特别重要了。现结合2小节的典型故障案例分析，探讨和总结适合于核电站PLC控制系统维护人员的维修策略。
3.1 详细了解故障信息
当PLC控制系统运行出现异常或故障时，应首先向运行人员针对故障进行详细沟通。这样既可以详细了解清楚故障现象、故障发生前系统运行的状态和进行的相关操作、故障相关设备的运行状况和故障可能导致的工艺后果，也可在此过程中初步诊断故障发生的原因，并对运行人员针对故障进行相应说明，初步表明可能需要配合的方面，以便后续工作。这个环节是维护人员比较容易忽视的，需要重视起来。
3.2 利用硬件模块的状态和故障指示灯进行宏观诊断
西门子S7-300/400系列PLC的硬件模块具备强大的故障自诊断指示功能，当PLC出现自身故障或外围设备故障时，都可能在相应的硬件模块状态和故障指示灯上反映出来。维护人员必须能够下到现场，能够根据状态和故障指示灯的亮灭、不同颜色来明白其代表具体的含义，获取所需的信息，从而对故障进行诊断。查看硬件模块的状态和故障指示灯，其包含的信息量一般比较大，不容易记，这需要维护人员根据硬件模块的具体型号从用户手册中查阅状态和故障指示灯所代表的详细诊断信息[2]。这种诊断方法简单、方便、直观，但是传递的故障信息可能很笼统，只是一种宏观的诊断，需要进一步使用其他的诊断方法，例如在线利用STEP7的诊断缓冲区和模块信息进行诊断，从而获得具体、准确的诊断信息。在日常维护中，可以加强硬件状态和故障指示灯方面的巡检，尽早发现设备的异常，做好相应的预防性维护。
4 结束语
本文所浅述的基于西门子S7-300/400系列PLC控制系统维修策略在昌江核电站淡水厂PLC控制系统维护中取得了良好的实践效果，提高了维修效率。但仍需指出的是，维修工作对维修人员经验和综合技能要求较高，西门子S7-300/400系列PLC提供了多种故障诊断和故障显示的方法、诊断用的程序块和用于诊断用的专用设备，供用户快速定位复杂PLC控制系统的故障，维护人员在掌握一定的维修策略的前提下，还需要在实践中充分利用这些功能和手段，并不断总结维修经验，从而更大程度的提高维修技能和效率。
参考文献：
[1] 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].第三版.北京：机械工业出版社，2011:289-309.
[2] 廖常初，祖正容.西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2009：152-171.
作者简介：
黄金勇，男，1989年，本科，助理工程师，海南核电有限公司，从事仪控检修工作；
唐松明，男，1987，本科，助理工程师，海南核电有限公司，从事仪控检修工作。
论文作者:黄金勇,唐松明
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：故障论文; 控制系统论文; 模块论文; 水厂论文; 指示灯论文; 核电站论文; 海南论文; 《电力设备》2016年第18期论文;