S7-1214C故障维修记2则

  前一段时间，公司同事在吃中饭的时候遇到我，说他那边有2个S7-1214C的PLC故障了，需要我帮助看看，是否能够维修再利用。

  今天中午，公司同事把2个故障的PLC拿来了，经过一番简短的咨询，大概知道是2个PLC大概的故障原因。一个是无法与电脑建立通讯，基本判断为网口故障。另一个上电后，CPU指示灯没有任何反应，基本判断为电源板故障，上述判断是基于公司同事也是有应用S7-1200系列PLC有10多年的工作史，排除基本的应用错误问题。

1） 网口无法连接的维修：CPU 6 ES7 214 – 1AG31 – 0XB0

A：硬件24V DC连接CPU电源端子上电，一阵CPU初始化后，绿色RUN指示灯亮，基本说明电源板供电、CPU运行正常。

B：创建一个S7-1214C测试项目，创建“非特定S7-1200”版本选择V3.0，在设备视图中选择“获取”准备上传CPU中的用户程序，只是等待到上传窗口出现时，报警无法搜索到CPU的IP地址，这样基本判断是CPU网口可能存在硬件问题了。

C：检测CPU网口8根插针，未见明显的弯曲等硬件故障，也是对网口电路不熟悉的情况下，我准备用SMC卡，先简单的对CPU进行回工厂设置试试。

D：找来一张SMC卡，上次做的回工厂设置文件还保留着，断电插卡，上电后，看指示灯闪烁，一段时间后，闪烁结束，断电拔卡，重新再上电，编辑一个系统时钟脉冲驱动的Q0.0输出程序，下载。通讯窗口此时居然有IP地址能够搜索到了，赶紧将测试程序下载，启动CPU运行，能够看到电脑有使能输出能流。再到CPU的Q0.0输出端子，也能够看到绿色指示灯闪烁，维修结束。

小结：

通过对该无法建立通讯的PLC进行回工厂设置操作，排查了无法建立通讯的故障。该起故障可能的原因应该是用户错误的设置引起的，并不是真正意义上的硬件故障。

2） 上电CPU没有指示灯反应：CPU 6ES7 214 – 1AG40 – 0XB0 按检查顺序查找分析

A：连接CPU电源端子24V DC，确认连接正确后上电测量，电源输入正常，24V 稳定。此时CPU所有指示灯都没有亮起，基本判断电源板可能存在故障。

B：断电，打开CPU外壳，按顺序分别拆卸CPU板、I/O板，最后到电源板，取出电源板，用万用表分别对电源分流二极管SJ 65（电源板分2路）一路是主体供给CPU工作的，另一路是供给CPU向外部供给的24V DC，经过测量，供给外部及总电源延时启动的分流二极管反向击穿。

C：检测NTC热敏电阻，该热敏电阻是整体串联在24V输入总电源回路上的，目的是当上电初期，给稳压P沟道场效应驱动管做分流，以消除启动阶段时，对电源驱动管电流冲击，看丝网文字NTC 5.0，说明是5欧姆的热敏电阻，测量这个热敏电阻阻值基本在5欧姆左右，正常。

D：对供给外部的24V DC回路进行简单的判断，发现输出电源两端万用表蜂鸣响起，说明回路存在短路的可能，遵循先简单后复杂的原则，先对保护回路的瞬态二极管下手，用电烙铁焊下该贴片二极管，再次测量回路，蜂鸣消失，说明短路点在这个瞬态抑制二极管上，反向并联在回路上的瞬态二极管，反向也被击穿，具体型号：丝网印刷EX，查了查这个参数，基本与SM6T39A匹配。该瞬态抑制二极管参数：额定电压 = 39.0V、反向故障电压（Vrwm） = 33.0V，击穿电压范围（Vbr）= 37.1V（最小值）至41V（最大值）、钳位电压（Vc）= 69.7V、峰值脉动功率（Ppp）= 600W、峰值脉动电流（Ipp）= 57A。

E：总电源熔丝T3.15A 250V明显炸裂，基本判断该CPU电源输入端子有强电被接入过，不然故障没有这么明显的炸裂特征，说明总回路有过电流出现过。

F：另外，测量IT4141三极管（外部24V供给电源驱动管）及24V总电源稳压驱动管NT2955G测量均没有明显的击穿特征。

G：扼流线圈，用万用表检测，24V电解电容器负端与端子排没有连接。说明总回路有过过电流现象，使该一组线圈过电流开路。

S7-1214C电源板相对维修起来还算是简单的，一般稍有电子维修基础的基本都能够自己维修，剩下的只是备件问题是否能够充足的保障了。

电源板的排查、判断基本结束，等待将判断故障的元器件采购到位后，再继续。

故障的电源板，图示：

  被检测后，故障或者目前未上电还没有反应的元器件部位看，该电源板应该是遭受到强电的接入，很有可能的电气工作人员误接220 V AC电压到L+和M端子。

烧电源板部分元器件的原因分析：

误接220V AC到L+/M（24V DC）端子排PLC电源可能的原因：

当PLC电源输入接入220V AC时，此时看上电时，220V AC侧交流电处于什么电流电压波形状态，如果正弦波刚好处于正弦波的过零位置，此时，交流电在0V AC附近，随着电流、电压的上升，到达一些元器件的极限阀值，使其反向击穿，电流迅速增加，电压下拉，回路中那些过电流器件，因为过电流被迅速熔断保护，相对这种情况，对电源板元器件的伤害最小，当然，这个都是ms级的反应速度，器件少有迟缓动作，后果十分严重，会影响到后级，尤其是对CPU板中的CPU造成电流、电压的冲击。

另一种情况比较糟糕的是，当上电时，220V AC波形正处在正弦交流电的正向或反向峰值位置，近300V AC直接加在24V DC回路的器件上，迅速将一些电源的功率器件正向或反向击穿，过电流烧毁部分器件使回路电流被烧断。

从本次万用表初步检查看，该CPU电源板被外部强电接入上电，220V AC正处在正弦交流电的负半波型，且正好处于交流电过零的位置状态。这样，一些反向并联的瞬态抑制二极管，因为反向并联保护，使反向电流正好流过正弦二极管，由于反向时内阻较小，使电流迅速过流烧毁被击穿，一旦，此处击穿，电压也将被迅速下拉，从而保护了其它器件不至于过电流、过电压的冲击，相当于电流、电压被旁路器件得到了一定的保护。

   网购的电子元器件先后到货，将可疑的元器件先通过万用表测量判断，然后逐个更换图示：

维修过程说明：

1）3.15A熔丝更换；

3） SJ 65分流二极管，因为暂时没有到货，用1N4007普通整流二极管替换；

4） 扼流线圈拆除，原因是电源输出正、负回路通过该扼流线圈，在测量时发现电源负回路开路，担心正常上电过程中，可能会使正电源流向负电源的可能，为安全考虑索性拆除该扼流线圈；

5） 瞬态抑制二极管，用SM6T39A替代原贴片。

在电源板24V输出两端，用万用表测量没有明显的短路后，单独先给电源板上24V DC电源，没有明显异常后，测量电源板输出端子插座，24V DC输出正常后，将电源板及PLC的I/O板及CPU板分别按原位安装就绪，重新上电测试CPU的运行情况。上电后CPU上电初始化后，指示灯亮起，基本说明电源板工作正常。此时测量CPU的24V DC输出，端子L+与M端子23.5V DC基本正常，S7-1214C电源板故障维修结束。