一起S7-1214C DC/DC/DC的PLC坏点故障的修复过程

建云

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本文涉及产品：PLC S7-1200




上一个周六，原本准备回家休息的我，接到同事打来的电话，说一台境外的X光机里面的plc有一点工作不正常，麻烦过去诊断一下，我说这个plc是什么机型的，回复说是西门子S7-1214C DC/DC/DC的（心想是晶体管输出型），我又问最后那次软件下载是什么版本，回复说是V16的版本，我说我的电脑没有安装这个版本，让同事提前给我到其它安装有此版本的同事那里借好电脑。安装有这个版本的同事先行我一步到现场，用V16版本进行上传不成功，再次咨询设备服务商那里，回复说可能的V13的版本，让我们用V13试试。我同事的电脑刚好这2个软件都有安装，但是，上传完毕后，无论怎么样就是无法修改程序后下载，没有保护提示窗口出现，我过去测试下载，也是同样没有成功，都是等待下载最后那步，需要删除原程序的确认，然后就出现报警，因为我的电脑没有安装那个版本及用户程序，当时也没有拍摄照片，故无法提供报警提示窗口的照片。


关于下载报警，事后我可以重新向同事要一份那个X光机的程序，仔细查找一下，到底是那个方面的原因造成这个问题的。


现象分析：
该故障的表现是，S7-1214C集成的cpu上，一个输出点Q0.1在程序没有输出使能的情况下，仍然一直有输出，指示灯是没有点亮的（基本说明程序是没有输出的情况下），这个是特征是比较典型的输出坏点，该晶体管输出点直接连接了一个西门子的接触器，接触器没有在意功率的大小，现场看过功率到不是很大的那种，驱动一个辊道电机电机估计在400W的那种，是到现场去看高速计数器的传感器时，看高速输入的接近开关输入脉冲状态时，看到大概的驱动电机外形。



处理过程：
既然一时无法改输出点下载，我尝试着拿一个我在做测试的s7-1214C的plc做替换，如果下载失败或者其它情况出现，带原程序的故障plc还在的，也不会产生严重延误生产检测困境。



于是，我返回到办公室拿来我经常在做测试的那个cpu（S7-1214C），哎呀呀，今天真是见了鬼了，我尝试了几次，就是在下载到最后的窗口，说什么需要删除原程序的提示，确认后就是报警，没有下载成功。我还是不相信，自己再到安装有V13版本软件的其它同事那里尝试下载，均失败了。哎，算了。自第一次下载失败时，我就有这样的想法，就是不下载程序，把那个输出坏点的cpu电路板与正常输出的电路板进行更换，反正，cpu上没有电池，不用担心原程序因为拆卸cpu电路板时，因电池原因而丢失程序。


方案确认，换电路板还算快捷的，拆开外壳，就能够看到第二层电路板的输入和输出等，拆下故障板，更换新的另外一台cpu输入输出板，再回装化不了多少功夫。


基于之前的故障考虑，我也带了扩展继电器的材料，在原晶体管输出中间插入小型继电器，然后再由继电器触点来启动原接触器。完成后，上电测试ok完成。


将故障板拿回办公室，准备等下周再进行修复。


修复输入、输出电路板过程：
输入、输出电路板故障位置，图示：Q0.1输出坏点。

看看红色框图位置的输出场效应管，没有明显的烧毁、炸裂痕迹。断电情况下，红色框图的场效应管的3个管脚用万用表二极管档位测量内电阻都是烧通了，与Q0.0或者Q0.2输出同类的场效应管比较测量，内阻是非常明显有区别的，很容易查找。继续查找后级的晶体管（不清楚具体的型号，太小了眼花看不清），在没有拆下故障的输出场效应管时，基本没有明显的断路或者开路，基本判断输出烧毁仅仅只是输出场效应管，很有修复的可能。



在网上搜索到S7-1214C晶体管输出场效应管型号T20P06LG场效应管的基本参数信息，图示：

S7-1214C输出的场效应管的基本参数是：N沟道的。其中的主要参数：Vds = 60V（实际工作电压在24V），持续源极电流Is = 25A，TO-252贴片封装。而让这个电流工作范围控制在24V电压环境下工作电流0.5A应该余量是充沛的。


根据输出场效应管图示极性，S = 输出24V电源正，D = 晶体管输出端子，通过外部负载到电源负，G = 内部的输出驱动信号，看输出板子是通过光耦隔离和一级驱动，再给输出场效应管的栅极。也就是说输出场效应与内部的控制逻辑是光电隔离，该输出场效应管是带输出二极管保护的。同事那里问了问，没有类似的替换备件，只能申请采购，看来修复还需要几天，不过，我采购回来后，至少可以提供以后的备件了，耐心等待吧。


时间过的飞快，转眼电子元件的备件到了。
将原诊断坏点的输出场效应管拆下，图示；

在拆卸过程中，S和G管脚在加热过程自行掉落，说明是曾经在过电压情况下烧毁的，也可能是由交流接触器，吸、放时的浪涌电压所致，那个接触器线圈端子上没有浪涌保护安装。


将新到的输出场效应管焊接到原拆下的位置，图示：

将plc电路板，重新返回安装到位，上电测试，编辑了一个简单的利用系统时钟，给Q0.0和Q0.1通过系统时钟的秒脉冲驱动的输出，外部连接了一个LED指示灯，图示：

输出能够顺利关闭，说明故障诊断的位置判断是正确的。以此，修复过程供大家在晶体管输出类似的故障时做参考。
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S7-1200的强大功能，吸引越来越多的人来学习，当出现问题，我们都希望自己能像这个帖子的作者一样，能够有条不紊地解决问题：从对故障现象进行分析，到制定处理方案，最后进行实际处理，修复输入、输出电路板，逻辑清晰、目的明确。他是怎么达到今天这样的水平的呢？有一位工程师，当他还是电厂学徒的时候，就对车间里的几台进口PLC设备视若珍宝。梦想着能学会熟练操作它们。十年奔波，他还记得自己的梦想，通过自学、参加取证训练营学习和日常实际工作，积攒了好几百页的学习笔记，成为同事们的《参考手册》；如今的他，已经在新能源获取了西门子S7-1200的官方认证证书，和帖子作者一样在自己的新岗位上运用着自己学到的知识和经验，大胆探索着更好的未来和发展。几天一起听听胡工的分享吧~


这是第一次正式的参加西门子官方组织的培训，打开网页知道自己获得西门子1200精英训练营综合考试通过，我终于获得了西门子官方认证的技能证书，也圆了年轻时的一个梦想。

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十年前我还只有二十几岁，在机加工车间做电工学徒。机加工车间里有几台很重要的国外进口设备，那时候一台进口的设备要200多万元人民币，这对我来说是一个天文数字。这些设备都是西门子的电气产品，其中就有300和400的PLC。从那时起我就想要是哪天我能学会这套电气系统会多么满足。


2021年春节后，因为是疫情之年，各行各业都不是很景气。但是新能源行业却是进行的如火如荼，而我作为一个设备工程师每天也经历着来自自动化设备技术带来的冲击。而这些设备高度自动化控制的基础就是PLC。

其实我的年龄也刚好三十多一点。我自认为还算是一个很上进的人，很想彻底学会PLC编程，但是遇到了很多当时觉得克服不了的问题：
经常翻看相关的PLC资料和视频，但是都是东拼西凑的零散知识。因为没有坚持系统地学习，也没有理解，导致有时候学着就忘了，后面过了很久又再去看，发现之前学的一点又忘了；

0102
想要找份离家近点的工作，但是网上的招聘都要求要精通一门PLC，突然发现自己做了这么多年其实还是没有一种PLC能够彻底的掌握的。
这一次，我又看到了西门子官方的郑老师发的朋友圈。说是如果取得证书是可以获得推荐到西门子在全国各地的合作企业去工作的机会。我主动联系了他，他也最终没有放弃我，劝我好好努力一把。回想起来，我很感谢他！（点击阅读原文，获取一对一官方指导测评）


这门课程为期三个月，共12周的时间。我对自己说，就这一次就当锻炼自己了。我也担心自己坚持不下来。幸运的是，在训练营讲师的鼓励和督导下，我坚持下来了！每一节课我都认真的听，没有一节课是跳着看的。至少是正常看完，有的一遍看不明白还放慢了看，看两遍三遍。直到我觉得我理解到老师讲的，或者是我真的记住了。


我也发现老师排的课程是从基础到扩展再到提升。这种层次随着跟着老师课程的学习在不知不觉中提升。当学到最后回过头来想想，好多次都有一种恍然大悟的感觉。每天我都按课程学完至少一节，然后结合课后习题进行练习巩固。并且每天都有答疑，想问什么技术问题都可以。老师第二天都会认真详细的解答出答案给到我们。这些答疑很多时候就扫清了我学习路上的拦路虎，给了我前行下去的动力。

老师每日答疑文档
当然有这些也还不够，作为一个记性不太好的人，我也把在听课过程中老师的讲解和视频作了笔记。我把这些当做参考手册，因为上面有各个章节老师讲的精华，有重点注意事项，和明晰的案例。同时也有我当时的领悟和理解。直到现在我都经常去翻看，并且不断在此基础上作出补充。

有很多都是我插入的注释，都是老师讲的经验。如果不是老师讲出来，也许我们要工作很久才来领会，这些都让我们能少掉坑。我都不知道自己怎么会写下几百页的笔记的，但是确实是自己一个字一个字的敲上去的。这个过程也让我再次加深了对课程的理解。


通过这一次训练营，我学到了太多以前不曾学到的编程知识。也一次性系统的掌握了1200甚至1500系列PLC的应用，以后不再去花大量时间再去重复低效学习了！


写这些，是希望给喜欢西门子和热爱电气自动化的你在学习探索的海洋中提供一点指引借鉴。希望你们也能够学有所成，实现梦想！
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