[关键词]PLC系统故障 处理


[摘  要]介绍了西门子SIMATIC S7-300型PLC系统在220kY韶钢松山变电站的应用及故障处理



0引言



    220kV韶钢松山站是韶钢2000年投资兴建的四大工程之一，是一座电压等级高，容量大，技术装备水平先进的综合自动化变电站。3台变压器总容量170MVA。220kW系统由双电源单母分段组成，采用全封闭式SF：组合开关(GIS)。由4个断路器33个刀闸组成，分成7个间隔。G1S开关设置了两套五防闭锁装置，一套为常规的导线硬接点式闭锁，另一套为西门子SIMATICS7-300型的PLC程序控制装置闭锁。该装置由PLC设定联锁条件检验程序，并时刻检验联锁条件是否满足倒闸操作要求，只有满足倒闸操作要求才执行操作命令，还可以通过PLC系统对33个刀闸的分合状态进行监视及实现远程遥控。



1系统组成



    该PLC系统主要组成部分为：7个ET200M分布式IlO站作为外围设备，通过PROFIBUS-DP现场总线连接到带集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板上，再通过通讯模板和规约转换器与变电站综合自动化网(LonWorks)相连接。系统结构如图1。



    图中7个ET200M分布式I／0站分布在7个间隔中，各间隔通过PROFIBUS-DP电缆相连接，再与带集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板相连，PLC系统总机设置在第一间隔，这样就构成P L C系统PROFIBUS-DP网。变电站监控机与PROFIBUS-DP网的通讯由带集成RS-422／485接口CP341通讯模板和规约转换器通过报文形式发送和接收信息。



2 PLC组件简介



2．1电源



    PLC选用SITOP电源，可输入120-230VAC和120-320VDC 2种电压，可输出24V／10ADC电源。该站输入端电压是220VAC。



2．2CPU模板



    SIMATICS7-300型PLC系列有6种CPU模板，型号不同的CPU性能和功能都有不同。本站选用CPU3J5-2DP模板。该模板具有大容量程序存储器，适于既包含集中式又包含分布式外围设备的复杂配置。模板前面板上有状态和出错LED指示灯、选择操作方式的钥匙开关、MPI接口、存储器插槽等。在正常运行状态只有"DC 5V"和"RUN'LED指示灯亮绿灯。存储器插槽的作用是为了在掉电状态下保护程序一一可插接有多至5l 2k字节的存储器卡。变电站选用64k字节FLASH EPROM存储卡。



2．3ET200M分布式I／O站



    变电站PLC系统有7个ET200M分布式I／O站。每个ET200M分布式I／O站有2个SM321数字输入模板，1个SM322数字输出 模板。SM321数字输入模板将过程送来的外部信号电平转换成S7-300内部信号电平。它的额定电压为24VDC，"1"信号电压为15-30V，"0"信号电压为-3-5V，"1"信号输入电流为7．5mA。



    SM322数字输出模板将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，它的额定电压为24VDC，"1"信号时输出电压为24VDC，输出电流为0．5A。



3 故障处理



    韶钢松山站自2000年9月投运以来，PLC防误操作系统发生过几次不能在后台监控机远程控制GIS刀闸的故障。这其中包括硬件、软件、通讯、连接等方面造成的系统故障：



(1)由于该站的PLC防误操作系统输入电源采用的是220VAC，因此一旦交流电失压，就会导致ET200M分布式I／O PLC系统"死机"，即使交流电源恢复正常后也不能自动恢复正常状态。遇到这种情况首先将站用电源恢复正常，其次将CPU前面板的选择操作方式的钥匙开关由 "RUN"转到"STOP"再转回"RUN"，也就是将其断电复归，便可使PLC系统恢复正常。



(2)该套PLC防误操作系统采用事件触发方式。要在后台机上正常操作GIS室的刀闸，就要使7个间隔的"远方／就地"控制把手打到"远方"位置。如果有1个间隔的控制把手位置不同，后台监控机的遥控命令将被控制单元屏蔽，无法实现遥控命令。因此，在遥控之前应将各间隔"远方／就地"控制把手都打到"远方"位置，遥控命令才可以实现。



(3)该站的LonWorks网与PLC系统的通讯通过许继四方的CSN022A规约转换器以"一问一答"的报文形式发送和接收信息。在该站投运初期，LonWorks网所有报文信息都向PLC系统发送，导致PLC系统因处理不了这么多的信息量造成信息"塞车"而死机，使刀闸操作命令无法执行。后来将发送到PLC系统的报文经过过滤，即把和PLC系统操作无关的报文信息过滤后，才向PLC系统发送。经过这种"信息过滤"处理后，PLC系统执行命令的速度加快了，也未出现过因信息"塞车"而造成PLC系统死机的现象。



(4)PLC防误操作系统的7个间隔采用的是串接方式，因此，若有1个间隔的PLC单元死机，则影响所有的PLC系统的操作。第1个间隔的PLC防误操作系统总机检测7个间隔的PLC系统分机是否正常，如果所有分机正常才可以进行刀闸的操作。如果其中有1套PLC系统分机死机则闭锁刀闸的操作。因此，如果发现有分机死机的现象，也要对第一间隔的总进行断电复归，这样就可使PLC系统恢复正常。



(5)有时监控后台机会发生一些误报警的情况，后台机的监控画面显示的GIS刀闸的位置和实际位置不同。比如在没有进行过任何操作的情况下，某个刀闸在合位时，后台机却显示在分位。这些情况发生时并不是PLC系统本身引起的故障，而是PLC系统输入回路的电缆接头有松动现象，造成PLC系统检测到刀闸是在分位，于是通过通讯模板向后台机上传该刀闸在分位的信息。这种情况是比较容易发生的，处理方法也很简单，只要将松动的接线头拧紧就可以了。



4结束语



    韶钢松山站的西门子SIMATICS7-300型PLC系统运行3年来从未发生因本身系统的故障而导致误操作的事故，具有较高的可*性。