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SIMATIC S7-300和S7-400使用廣泛,，應(yīng)用在各行各業(yè)的工業(yè)環(huán)境中,。在調(diào)試和使用PLC和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，發(fā)生一些PLC或者網(wǎng)絡(luò)故障是不可避免的,。故障出現(xiàn)后,，用戶可能無(wú)法從上位機(jī)獲取相關(guān)診斷信息，只有通過(guò)連接PG到PLC上,，使用Step7在線的方式或者查看CPU的診斷信息來(lái)分析和判斷故障原因,，根據(jù)所提示的內(nèi)容來(lái)解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題,。 但是通過(guò)上述方法,，由于獲取故障信息緩慢，從而不能快速有效的解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。西門子對(duì)于PLC和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)提供多種多樣的診斷方式,，包括使用故障組織塊例如OB82,OB86,，診斷功能塊，例如SFC51,SFC13,SFB52等,，使用RSE/WinCC/WinCC flexible方式,，使用Web服務(wù)（集成在新的PN CPU中），使用已有的診斷方式,，例如FB126,，或者使用Maintenance station(維護(hù)站)等方式。其中使用 OB8x ( 359 KB ) 是最簡(jiǎn)單最基本的獲取基本故障信息的方法,，同時(shí)也可以配合診斷功能塊進(jìn)行詳細(xì)故障的診斷,。 SIMATIC PLC判斷發(fā)生故障，會(huì)立即調(diào)用相應(yīng)的故障組織塊OB,，如果PLC中沒(méi)有加入相應(yīng)的組織塊PLC可能會(huì)停機(jī),，停機(jī)的目的就是保證生產(chǎn)過(guò)程處于安全狀態(tài)。如果使用OB8x而沒(méi)有編寫任何診斷程序在用戶程序中,，PLC雖然不會(huì)因?yàn)榘l(fā)生故障而停機(jī),，但是這種方式并不可取。不能讓產(chǎn)生故障的PLC仍無(wú)條件的運(yùn)行,，因?yàn)檫@種方式可能導(dǎo)致生產(chǎn)處于某種危險(xiǎn)的狀態(tài),。例如，當(dāng)DO模塊發(fā)生斷線故障,，相關(guān)的控制設(shè)備因此停止,，但是DO可能并沒(méi)有獲取故障信息而停止輸出，如果維護(hù)人員檢查故障并做好接線后,，DO會(huì)立刻輸出控制信號(hào)導(dǎo)致相應(yīng)的控制設(shè)備動(dòng)作,，這可能會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)人員或者設(shè)備的傷害。最好的方式之一就是通過(guò)OB8x獲取故障信息,，然后通過(guò)編程連鎖該輸出信號(hào),，使其輸出為“0”，當(dāng)維修完畢后,，通過(guò)用戶確認(rèn)后（例如上位機(jī)界面中的操作按鈕）,，然后再輸出信號(hào)“1”。所以使用OB8x就是快速的獲取故障信息,，然后根據(jù)此類故障進(jìn)行條件式的監(jiān)視和處理,，這樣才是有效使用PLC的方法。 本文介紹如何使用OB82,OB83,以及OB86來(lái)判斷現(xiàn)場(chǎng)故障,，并作出相應(yīng)的處理,。OB82為診斷中斷組織塊,，相關(guān)的診斷報(bào)警例如“DO模板的DO信號(hào)斷線”會(huì)使PLC調(diào)用OB82；OB83為插拔中斷組織塊,，當(dāng)插拔機(jī)架上的模塊時(shí)PLC會(huì)調(diào)用OB83,；OB86為機(jī)架故障組織塊，當(dāng)擴(kuò)展機(jī)架丟失,，分布式IO掉站時(shí),，PLC會(huì)調(diào)用OB86。各個(gè)組織塊的詳細(xì)信息可以參看下面介紹,。 上述組織塊都具有20個(gè)字節(jié)的臨時(shí)變量,，對(duì)于用戶在編程時(shí)不能占用和修改這些臨時(shí)變量。這些臨時(shí)變量會(huì)由PLC在調(diào)用相應(yīng)的故障組織塊時(shí)自動(dòng)生成,，所以這些臨時(shí)變量為只讀屬性,，用戶只需要讀取這些臨時(shí)變量的數(shù)值或者狀態(tài)來(lái)判斷哪里出現(xiàn)什么樣的故障。每一個(gè)故障組織塊的臨時(shí)變量隨診斷功能的不同而不同,，另外還可以根據(jù)相應(yīng)故障組織塊的臨時(shí)變量OB8x_Date_Time得到故障出現(xiàn)的時(shí)間日期,。該時(shí)間雖然是調(diào)用相關(guān)OB8x的時(shí)間，但是也可以參考故障出現(xiàn)的大致時(shí)間,。 1,， OB82診斷 OB82是診斷中斷組織塊。 PLC的模板狀態(tài)從嚴(yán)重程度上可以分為兩類,，一類表示“完好”,，一類表示“故障”。然而對(duì)于PROFINET模板其狀態(tài)具有另外一種中間狀態(tài),，該狀態(tài)處于“完好”和“故障”之間,，是一種臨界狀態(tài)，稱為“維護(hù)”,，利用該狀態(tài)用戶可以盡早的發(fā)現(xiàn)故障,，盡快維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可以有效的防止由于故障導(dǎo)致生產(chǎn)的停頓,。 使用該組織塊診斷“故障”,。首先要求PLC的模板具有診斷能力，然后通過(guò)組態(tài)使能相關(guān)診斷(Diagnostics:)去檢測(cè)一個(gè)故障事件,，例如“斷線”(wire break),，“短路”(short circuit to M)等，參考圖1 ET200S DO模塊的參數(shù)設(shè)置,。相關(guān)的診斷“故障”的方法參考上述連接文檔,。 使用該組織塊診斷“維護(hù)”。對(duì)于PROFINET的接口模板,，例如ET200S IM151-3 PN HF接口模塊支持檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤,，包括同步丟失,，端口連接狀態(tài)，光纖信號(hào)質(zhì)量等,。這些事件就是維護(hù)中斷事件，同樣也需要通過(guò)組態(tài)使能檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤參考圖2,，當(dāng)這些事件出現(xiàn)后,，接口模板的MAINT/FO燈亮。如果需要CPU獲取這些維護(hù)信息,，需要在CPU的PN-IO屬性中設(shè)置使能OB82,，參考圖3 使能OB82/I/O fault task。 圖1 ET200S DO模塊的參數(shù)設(shè)置 圖2 使能檢測(cè)ET200S接口模塊的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤 圖3 使能OB82/I/O fault task 當(dāng)它檢測(cè)到維護(hù)事件時(shí),，它輸出一個(gè)診斷中斷請(qǐng)求給CPU（到來(lái)和離去事件）,。于是操作系統(tǒng)調(diào)用OB82。如果沒(méi)有下載OB82到PLC中,，那么PLC會(huì)停機(jī),。 OB82 的局部變量中除了包含故障模塊的邏輯地址OB82_MDL_ADDR，還包含故障模板四個(gè)BYTE 的診斷數(shù)據(jù)LB8,，OB82_MDL_TYPE,，LB10，LB11,。具體信息可以查看Step7在線幫助OB82,。 下面舉一個(gè)維護(hù)的例子，組態(tài)參考圖4 PLC硬件組態(tài),。例如ET200S FO接收光纖信號(hào)質(zhì)量由于某種原因衰減,，導(dǎo)致接收功率低于門檻值,，從而產(chǎn)生MAINT信息。同時(shí)觸發(fā)診斷中斷OB82，PLC調(diào)用OB82來(lái)接收該中斷信息,，通過(guò)在OB82中編程，獲取診斷信息,。利用這些診斷信息可以顯示在上位機(jī)上,，以便用戶快速的維護(hù)防止生產(chǎn)中斷。 圖4 PLC硬件組態(tài) 參考圖2設(shè)置,，當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量衰減時(shí),，通過(guò)Step7在線會(huì)出現(xiàn)“扳手”圖標(biāo)，指示需要維護(hù),，參考圖5,。 圖5 綠色扳手指示端口狀態(tài) 參考圖3設(shè)置CPU的PNIO屬性，然后在程序中加入OB82,，進(jìn)行編程,。編程之前需要了解OB82臨時(shí)變量的意義,。 對(duì)于PROFINET，OB82臨時(shí)變量的一些預(yù)留位,，被賦予了一些新的含義,。例如臨時(shí)變量OB82_MDL_TYPE的Bit7表示Maintenance required，與維護(hù)狀態(tài)綠色 相對(duì)應(yīng),。臨時(shí)變量OB82_RESERVED_2表述Maintenance demanded,，與維護(hù)狀態(tài)黃色 相對(duì)應(yīng)。 例子程序如下：
通過(guò)上述簡(jiǎn)單的程序?qū)嵗?，表明?dāng)在IM151-3接口模板的端口2出現(xiàn)光纖信號(hào)衰減而導(dǎo)致接收功率低于門檻值時(shí),，置位M100.0，同時(shí)獲取故障事件時(shí)間和日期存儲(chǔ)到MW120和MD124,。這些變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進(jìn)行顯示,，方便用戶維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)故障。對(duì)于其它端口或者其它分布式IO上的接口模板的端口診斷可以按照上述方式自行添加,。 2,， OB83診斷 OB83是插拔中斷組織塊。 對(duì)于PROFINET IO,，OB83賦予了一些新的特點(diǎn),，對(duì)于S7 CPU31x-2PN/DP可以使用OB83來(lái)評(píng)估模塊插拔中斷。而對(duì)于PROFIBUS-DP系統(tǒng)中的S7-300則無(wú)法使用OB83,。 在下列情況下CPU 操作系統(tǒng)調(diào)用OB83: · 組態(tài)的模板插入/拔出之后,。 · 在STEP 7 下修改了模板參數(shù)并在RUN 狀態(tài)下裝所作修改到CPU。 模板插入和拔出在RUN,、STOP 和STARTUP 方式時(shí)每次組態(tài)的模板插入或拔出,，就產(chǎn)生了插入/拔出中斷（電源模板、CPU,、適配模塊和IM 不能在這種方式下移出）,。 對(duì)于S7-300PLC不允許熱插拔中央機(jī)架的模塊。然而,，存在一些特殊情況： · S7 CPU31x-2PN/DP僅支持分布式IO設(shè)備插拔模板中斷,。 · S7 CPU IM151-7 DP和CPU IM151-8 PN支持中央機(jī)架IO的插拔（1塊IO模板）。 如果沒(méi)有遵守上述要求,，例如在CPU IM151-8 PN的中央機(jī)架插拔2塊IO模板,。那么即使在CPU中加入了OB83，CPU也會(huì)停機(jī),，同時(shí)報(bào)告“Stop caused by I/O management”,，只有這些故障消除才能啟動(dòng)CPU。所以在操作時(shí)必須遵守模板安裝規(guī)范,，防止不必要的停機(jī),。 當(dāng)它檢測(cè)到故障時(shí),，它輸出一個(gè)插拔中斷請(qǐng)求給CPU。于是操作系統(tǒng)調(diào)用OB83,。如果沒(méi)有下載OB83到PLC中,，那么PLC會(huì)停機(jī)。具體相關(guān)變量信息可以查看Step7在線幫助OB83,。 下面舉一個(gè)模塊更換的例子,，假如一個(gè)DO模塊損壞，然后替換一個(gè)新的模塊,，如果新的模塊的類型與被替換的類型不一致，報(bào)告相應(yīng)的錯(cuò)誤,。 例子程序如下：
通過(guò)上述簡(jiǎn)單的程序?qū)嵗?，表明?dāng)插入的實(shí)際模塊與Step7組態(tài)的模塊配置不相符時(shí)，可以獲取該模板的所處位置的邏輯地址MW130和設(shè)備號(hào)MW132,，參考圖6 設(shè)備號(hào)和邏輯地址,。也可以獲取故障事件時(shí)間和日期存儲(chǔ)到相應(yīng)的變量中，參考相關(guān)OB82的編程方式,。這些變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進(jìn)行顯示,，方便用戶維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)故障。 圖6 設(shè)備號(hào)和邏輯地址 3,， OB86診斷 OB86是機(jī)架故障組織塊,。 操作系統(tǒng)在檢測(cè)下列故障時(shí)會(huì)調(diào)用OB86： ·當(dāng)中央擴(kuò)展機(jī)架（非S7-300）故障。 ·PROFIBUS-DP主站系統(tǒng)故障,。 ·分布式I/O 中（PROFINET IO/PROFIBUS DP）站故障,。 ·禁止一個(gè)站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12”D_ACT_DP”模式4時(shí)。 ·使能一個(gè)站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12”D_ACT_DP”模式3時(shí),。 當(dāng)CPU檢測(cè)到故障時(shí),，發(fā)出中斷請(qǐng)求給CPU，操作系統(tǒng)調(diào)用OB86,。如果沒(méi)有下載OB86到PLC中,，那么PLC會(huì)停機(jī)。 下面舉一個(gè)PN IO站丟失的例子,，這是一種常見(jiàn)的故障,，可能由于連接斷開(kāi)而導(dǎo)致某些IO站無(wú)法連接到IO控制器上，通過(guò)OB86的簡(jiǎn)單編程用戶可以得到相應(yīng)站的基本信息,。 例子程序如下：
通過(guò)上述簡(jiǎn)單的程序?qū)嵗?，得出機(jī)架故障的分布式IO的設(shè)備號(hào)Device number，確定拿一個(gè)設(shè)備連接斷開(kāi),。當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生機(jī)架故障來(lái)Incoming事件時(shí),，得出該設(shè)備號(hào)碼,。但是如果IO設(shè)備串聯(lián)在一起，前面的設(shè)備丟站導(dǎo)致后面的設(shè)備也丟失,，簡(jiǎn)單編程獲取站號(hào)只有會(huì)有一個(gè)站的信息,，無(wú)法表示多個(gè)設(shè)備掉站。通過(guò)編程使用左移指令左移位bit的方式,，但是需要給MD10設(shè)置初始值16#1,，目的就是保證末位為1，這樣偏移后可以知道該位1的移動(dòng)位置,，然后通過(guò)站號(hào)存儲(chǔ)地址DB1.DBD0進(jìn)行“或”運(yùn)算,，這樣DB1.DBD0相應(yīng)的位就置1，從而當(dāng)多個(gè)設(shè)備掉站DB1.DBD0相應(yīng)的位會(huì)置1,。例如DB1.DBD0低字節(jié)為2#00000110時(shí),，表示設(shè)備號(hào)1（bit1）和2（Bit2）掉站，Bit0位0保持不變,。這樣最多可以獲取63個(gè)設(shè)備掉站信息(63設(shè)備編號(hào)需要<64),， 對(duì)于一般應(yīng)用是足夠的。最后還要給MD10設(shè)置初始值,，以保證最后一位Bit0為1,。這些Bit變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進(jìn)行顯示，方便用戶維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)故障,。 |
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