控制系统检维修作业指导书西门子.doc

　控制系统检维修作业指导书(西门子400）
1 总则
1.1编写目的
1.1.1为规范浙江中控技术股份有限企业北海炼化维保团体对于SIMENS S7-400控制系统的平常维护和大修检修作业行为。
1.1.2 为有助于检修方提高检维修工作效率，保证检维修工作质量，防止检维修作业中的错误与失误，强化维修人员的故障处理能力，提供完善、原则、规范的检修作业程序。
1.1.3 为有助于检修资料归档。

1.2 合用人员
本作业指导书为所有浙江中控技术股份有限企业北海炼化维保团体作业人员所共同遵守的质量保证程序。

1.3 合用范围
合用于中国石化北海炼化有限责任企业对SIMENS S7-400控制系统的平常维护、故障处理、检修等作业，其他DCS控制系统可参照使用。

1.4 编写根据
本规程根据SIMENS S7-400系列可编程控制器的有关技术资料编写。

1.5 保证目的
1.5.1保证SIMENS S7-400集散控制系统在平常维护及大修的检修全过程无不安全原因发生。
1.5.2保证SIMENS S7-400集散控制系统检修项目的验收率、合格率为100％。
2 概述
2.1 系统简介
Simatic S7-400（CPU 417-4H）可提供最大131072/131072个远程数字量I/O、最大8192/8192个远程模拟量I/O、30多种模块以满足开关量、模拟量以及过程控制等规定。
S7-400可编程控制器采用模块化设计，不一样模块可灵活组合。一种系统可包括：
l 电源模件(PS): 将S7-400连接到120/230VAC或24DC电源上。
l 中央处理单元(CPU)：有多种CPU可供顾客选择，有些带有内置的PROFIBUS-DP接口。
l 数字量输入和输出(DI/DO)和模拟量输入和输出(AI/AO)的信号模件(SM)。
l 通讯处理器(CP)：实现总线连接和点到点连接。
l 功能模件(FM)：专门用于计数、定位、凸轮等控制任务。
通讯能力包括以太网(ETHERNET) 总线，PROFIBUS总线(见图88-1)，MPI总线，AS-i总线。

图 4-1 Simatic S7-400 系统图
阐明：
a. SICAM STATION为SOE记录站；
b. SIMATIC H(1)、SIMATIC H(2)为S7-400 PLC；
c. ET 200M为分布式I/O。
本规程是基于S7-400（CPU 417-4H）(如下简称S7-400)系统编写的。由于系统的硬件、软件不停的更新和各个系统配置状况差异，其他的版本与之有冲突的地方可参照有关资料。
3 人员规定及职责分工
3.1 平常维护

3.1.1平常维护人员职责
对本人所辖设备的健康运行、稳定运行负责，保证管辖设备的平常维护工作，保证管辖设备的故障及时消除。

3.2平常维护监护人员职责
监护人应是具有有关工作经验，熟悉设备状况和有关规定的人员， 监护人必须清晰工作的内容、目的和规定，以及也许需要采用的安全措施状况。

3.2大修检维修

3.2.1检维修作业人员规定
必须是浙江中控技术股份有限企业认证的系统维护工程师，同一项工作的参与人员不少于两人，监护人员不少于一人。

3.2.2 检维修作业人员职责
明确所负责检修的项目，对检修过程中的人身安全、设备安全负责，监督各项安全技术措施的贯彻执行状况。负责做好工作过程中（检修、试验等）的检修技术交底和安全措施交底工作，并做好记录。

3.2.3检维修作业质量验收人职责
保证质量监督的有效工作，负责质量事故的处理,建立质量保证体系。

4 工器具及备件材料准备及规定
4.1 检修所需测量用品准备
序号
工具名称
型号
数量
1
万用表
FLUKE 17B
1
2
信号发生器
FLUKE 741B
1

4.2 检修所需工器具准备
序号
工具名称
型号
数量
1
螺丝刀
大一字
1
2
螺丝刀
小一字
1
3
尖嘴钳

1
4
斜口钳

1
5
验电笔

1

4.3 检修所需试验器具及电动工器具准备
序号
试验器具名称
型号
数量
1
吸尘器

1

4.4 检修所需参照图纸资料
序号
资 料 名 称
资 料 图 号
1
机柜接线图

2
系统组态图

3
S7-400系统硬件手册

4
其他

4.5 工作所需备品配件准备
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
S7-400模件
AI DI输入
块
根据实际而定
2
S7-400模件
DO输出
块
根据实际而定
3
S7-400外配
P+F 安全栅、浪涌
块
根据实际而定

4
熔丝
0.5A、1A、3A
个
根据实际而定

5 技术规定及质量原则
5.1 环境技术原则
5.1.1 对系统供电规定
a. 标称电压 120/230VAC 容许范围 85～132VAC/170～264VAC
b. 标称频率 50/60Hz
c. 容许范围 47～63Hz

5.1.2 对接地规定
a. 主参照地接地电阻：<5Ω
b. 本安系统接地：<10Ω
c. AC安全接地：<100Ω
d. 主参照接地规定单点接地；各个接地棒之间的距离规定不小于3m。接地线径规定不小于5.2mm。

5.1.3 环境条件

5.1.3.1 S7-400系统模板对脉冲状干扰的EMC响应：见表4-1
序 号
脉冲状干扰
试验电压
相称于严重性等级
1
按IEC 1000-4-2的静电放电
对空气放电：±8kV
接触放电： ±6kV
3
2
脉冲串（按IEC 1000-4-4的迅速瞬时干扰）
2kV （电源线）
2kV （信号线>3m）
1kV （信号线<3m）
3
3
按IEC 1000-4-5的高能信号脉冲（浪涌）
l 不对称耦合

l 对称耦合

2kV（供电线）直流电压有保护元件
2kV（信号线/数据线）仅>3m，也许有保护元件
1kV（供电线直流电压有保护元件
1kV（信号线）仅>3m，也许有保护元件
3
表4-1 S7-400系统模板对脉冲状干扰的EMC响应

5.1.3.2 S7-400系统模板对正弦干扰的响应：见表4-2
序 号
正弦干扰
试验电压
相称于严重等级
1
按ENV 50140的高频干扰（电磁场）
按ENV 50240
10V/m，有80MHz-100MHz范围的80%幅值调整
10V/m有900MHz的50%脉冲调制
3
2
按ENV 50141，在电缆和电缆屏蔽上的高频干扰
试验电压10V，有在9MHz-8MHz范围内的80%脉冲调制
3
表 4-2 S7-400系统模板对正弦干扰的响应

5.1.3.3 运行环境的气候条件：见表 4-3
序 号
内 容
容许范围
备 注
1
温度
0～60℃

2
温度变化
最大10℃/小时

3
相对湿度
最大95%，25℃
无凝结
表 4-3 S7-400模板的运行环境气候条件

5.2 质量原则
1.图纸、设备阐明书等设计文献；
2.石油化工仪表工程施工技术规程SH/T3521-；
3.自动化仪表工程施工质量验收规范GB50131-；
4.自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-；
5.石油化工分散控制系统设计规范 SH/T3092-1999；
6.石油化工安全仪表系统设计规范 SH/T3018-；
7.石油化工仪表供电设计规范 SH/T3082-；
8.石油化工仪表接地设计规范 SH/T3081-；
9.石油化工工程施工及验收统一原则SH3508-；
应执行的技术原则包括但不限于上述所列原则规范，有关原则规范如有更新，按最新颁布的原则规范参照执行。

6 作业风险危害识别及安全措施
序号
工作内容
危险点分析
应采用的防止措施
1
隔离措施
无票作业
工作负责人按照规定规定办理检修作业票手续。
2
防止走错位置、间隔，引起设备误跳闸。
查对检修设备名称，确认设备与工作票内容相符合，确认隔离措施已经执行。
3
防止人身触电。
设备的电源开关均已停电，并悬挂警示牌。
4
着装装备
工作人员戴帽、着装不妥，易导致自身保护、防护能力不够。
工作人员必须按规定戴好安全帽，
5
工作人员戴帽、着装不妥，易导致自身保护、防护能力不够。
工作人员必须穿合格的工作服和绝缘鞋。
7
作业环境

工作现场照明充足。
8

材料、工器具、零部件定置管理。

7 平常维护和检查
7.1 平常维护项目
平常维护项目是每天巡检必须检查的内容，是系统正常运行的保证。其内容如下：
7.1.1 系统安顿场所的温度和湿度等运行环境条件与否在规定的技术指标范围内。
7.1.2 打印机的工作状态，包括打印机与否正常工作、打印与否清晰，及时补充打印纸、更换墨盒或色带。
7.1.3 检查报警记录与否有系统报警， 如发既有系统报警，要及时做对应处理。
7.1.4 机房卫生打扫。
7.1.5 对每个站、机柜进行平常点检和维护
7.1.5.1 操作员站、工程师站
a. 检查画面调用与否正常。
b. 数据显示与否正常。
c. 历史记录定期清理，一般为六个月一次。
d. 检查软驱、光驱工作与否正常。
e. 检查主机的前板风扇、电源风扇运转与否正常，在粉尘较多的环境下运行的主机，要有风扇备件。
f. 每月进行风扇和滤网清洁。
g. 每月进行显示屏、机箱清洁。

7.1.5.2 机柜
a. 检查各模板工作与否正常（重要根据指示灯进行判断）。
b. 检查机柜风扇运转与否正常。
7.2 在线诊断测试及诊断检查内容
在系统运行状态中，PLC的有关状态将被监视。8个SITOP电源当有任意1个电源因非人为原因掉电，OS站或ES站会有报警并被记录。S7-400系统DP网络故障、S7-400系统自身发生系统故障、具有自检能力的AI模板的故障等将被记录和报警。
通过Step7的在线检测功能，也可以查询PLC的状态和诊断信息。
7.2.1 在线诊断的措施
a. 进入Step7的编辑器SIMATIC Manager。
b. 打开本系统的项目组态程序。
c. 用鼠标选中SIMATIC H1→CPU 417H，在选中PLC→module information,在弹出的对话框中选中diagnose buff，从中可查询CPU的状态。当出错时则可查出出错点及原因，也可得到对应的处理措施。
d. 在上述PLC菜单中还可以诊断硬件，切换操作模式，清除内存，监视或强制参数等功能。
7.2.2 在线检查内容
a. 检查在线程序系统运行状况。
b. 检查各模件的运行状况。
c. 检查通讯网络的状况。
7.2.3 硬件及软件运行状况
对于系统的硬件和软件的运行状况由在线诊断功能可以看到。
7.3 故障处理
7.3.1 电池故障：CPU上两个电池均处在监视状态，备用电池故障灯亮。
也许原因：电池未装；电池电压低（电量局限性）。
处理措施：更换电池。
7.3.2 PS故障灯亮
也许原因：接受的电压超限；
短路；
输出电压不稳定；
模板损坏。
处理措施：根据上述也许原因排查，如须更换电源模板，先关闭故障
模板的电源开关、更换卡件，再恢复供电。
7.3.3 PLC非正常停机
a. PLC处在STOP状态、红灯亮
也许原因：相称数量的卡件掉电，CPU运行时间长期被硬件中断占用，超过CPU中设定的WatchDog时间
处理措施：调整CPU中的时间。
b. PLC处在STOP状态，所有灯在闪烁
也许原因：有通讯卡件的接口松动。
处理措施：检查卡件接口；
重新启动CPU，如不行，清内存并重新下载硬件、软件并重新启动CPU。

7.3.4 PLC无法进入冗余状态
7.3.4.1 同步模块故障灯亮，REDF灯亮，S7-400 H 系统处在单机运行状态。
也许原因：
a. 未安装同步模块；
b. 用于连接的同步模块的光缆未接或断线；
c. 光缆连接有问题，如没有将同步模块的上口连上口，下口连下口；
d. 同步模块的前盖板没有紧固，同步模块未工作；
e. S7-400系统中的一子系统故障或掉电。

处理措施：按上述也许原因进行排查，如须更换同步模块，按如下环节：
a. 先清除同步模块上光缆；
b. 将standby的CPU切至RUN；
c. 从standby的CPU上拔出同步模块；
d. 再插入新的同步模块；
e. 再启动standby的CPU；
f. 若在第e步中，standby的CPU处在STOP状态，则拔除master上的同步模块；
g. 将新的同步模块插入master；
h. 启动standby的CPU。

7.3.4.2 初始状态：S7-400系统处在单机运行状态，试图将另一子系统切至RUN并进入冗余模式。在将钥匙开关切至RUN时，REDF的指示灯未闪烁。数秒后，系统未进入冗余模式。
也许原因：ES站正处在在线监视或修改状态，如modify and monitor被打开并处在在线连接状态。
处理措施：ES站退出在线连接状态，重新尝试切换PLC系统运行模式。

7.3.5 模块故障
模块故障报警，CPU上内部故障灯亮，模块所在的ET200上的系统故障灯亮。模块的故障灯亮。
也许原因：模块损坏、掉电或检测到故障。
处理措施：更换模块（带电拔出模块，清除连线，更换新的模块）。如是AI模块，检查与否接入的信号线断线。

7.3.6 DP网络故障
CPU的DP总线故障红灯常亮或闪烁，有关ET200的DP故障灯亮。CPU无法进入RUN模式。
也许原因：ET200站间有中断电阻（位于总线连接头上）被接上；
总线连接头上的终端电阻未接上；
ET200站地址被改动，与硬件组态不一样。
处理措施：按上述也许原因进行排查，并做对应处理。

7.3.7 WinCC及通讯故障
a. 在WinCC处在运行状态时，出现提醒，告知无授权。
也许原因：有授权未安装（OS站需要如下授权：WinCC授权、S7-5412授权、Redconnect的授权）。
处理措施：安装授权。
b. WinCC无法取到数据
也许原因：通讯中断；
CP5412损坏。
处理措施：检测CP5412，在set PG/Pcnterface中的CP属性中测试CP工作状态。若CP完好，在CP诊断中检测网路状况。
c. WinCC运行出错
WinCC无法打开项目文献。
也许原因：项目文献受损；
Sybase数据库受损；
硬盘容量太小。
处理措施：用备份文献恢复；
检查硬盘容量，删除临时文献；
勿私自对硬盘进行格式化，磁盘优化或磁盘整顿工作，否则也许导致授权丢失。
d. 网络通讯中断
也许原因：PLC上的CP切至STOP模式；
PROFIBUS电缆断线；
PROFIBUS电缆连接头的终端电阻被接上；
有关OLM掉电；
光缆断线。
处理措施：按上述也许原因进行排查，并做对应处理。

7.3.8 状态量信号与现场不符
也许原因：掉线；
有关保险丝熔断。
处理措施：更换保险丝；
检查线路的绝缘性。
7.3.9 DO隔离继电器不动作
也许原因：DO模件无输出,模件通道坏或模件电源不正常；
继电器公用线电压不对或掉线；
继电器坏。
处理措施：按上述也许原因排查，并做对应处理。
8 大修
8.1 重要项目
a. 彻底清洁室内卫生，清洁插件板和机柜，清洁主机箱。
b. 接地检查，接地电阻符合规定规定。
c. 系统电源检查。
d. 网络检查。
e. 各模件检查。
f. 各I/O点接线对的，模拟量、数字量输入/输出对的。
g. 控制逻辑对的。
h. 冗余系统切换检查。
8.2 大修前准备工作
a. 对系统进行在线检查。
b. 检查记录缺陷。
c. 备份系统文献，包括S7的项目文献、Wincc的组态文献（画面、数据库等）， 制定大修计划任务书、PLC系统检修记录卡。
d. 准备系统资料、接线图纸、材料、备件等。
8.3 清洁工作
系统所有停电后，认真做好机房、控制室内的系统部件的清洁工作，重要完毕下列项目：
a. 清除工控机及模件上的灰尘及接插头部分的灰尘。
b. 拆除硬盘，软盘驱动器，小心打开前盖及外壳，仔细清除灰尘。
c. 清除机箱内部的灰尘及表面污迹。
d. 清除操作台上的灰尘和污迹。
e. 清除打印机、键盘、显示屏上的灰尘和污迹。
f. 清除端子排积灰。
8.4 系统诊断及检查
检修期间，应对系统内各站及外部设备、现场总线组件及其他接口组件等进行全面的诊断测试，同步，将诊断成果记录立案。
8.5 主从CPU的切换
在冗余运行状态下，把主CPU切至STOP状态，另一CPU应成为Master，Master指示灯亮，表达切换成功。
8.6 I/O卡件性能检查
I/O卡件按规定进行测试。
8.7 备品备件上机测试
对备品备件需进行上机测试，以检测备品备件的可靠性。
8.8 系统文献备份
系统备份是一项重要工作，是迅速恢复系统正常运行，保证设备安全、稳定运行的重要安全措施。并规定一式两份，异地寄存，妥善保管。

8.8.1 STEP 7 的备份
进入Step7Manager,在File下有一选项：Archive。选此选项进入Step7项目的压缩归档。指定要归档的项目（Project），指定归档的目的目录，压缩即可。注意：归档时，不能打开所要归档的项目！恢复使用re-archive。

8.8.2 WinCC的备份
只要简朴复制或压缩即可。复制前容许删除项目目录中的*rt.db文献。该文献为运行数据库文献。注意：切勿删除*.db文献。该文献为组态数据库文献。
若后来要从备份中恢复系统，复制完有关项目文献后，须从Siemens\WinCC\Bin\下复制Wincc.db文献到你的项目目录下，并将其更名为*.db。“*”指你的项目名称。
8.9 大修后的系统启动
系统启动环节如下：
a. 供电
启动电源装置（包括投UPS、SITOP电源开关）。
合上控制继电器电源的空气开关。
合上所有DC回路的空气开关。
合上所有PLC的PS电源开关。
合上为ET200供电的空气开关。
b. 当PLC自检完毕后，S7-400应处在如下状态：
DC供电正常：绿灯。
备用电池电压正常：绿灯。
所有的PLC均处在STOP模式：黄灯。
电源先被打开的S7-400 CPU为Master:Master为黄灯。
CPU未在同步模式：RED灯为红灯。
所有的ET200处在运行状态：绿灯。
ET200 IM153-3的DP灯为黄灯，且与CPU的主从关系一致。
c. 启动PLC
将处在Master状态的子站的钥匙开关从STOP切至RUN模式。
数秒钟后将处在Slave的子站从STOP切至RUN模式。
2个CPU的RUN指示灯为绿灯，表达启动成功。
d. 建立通讯
将通讯模件CP443-5切至RUN模式。
e. 启动操作员站或工程师站
接通PC机电源，开机进入WinNT，进入WinCC，激活WinCC，使其进入RUNTIME模式。与PLC建立通讯。
至此整个系统开始运行。
8.10 归档
大修资料和记录应及时整顿归档。