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6SE3290-0XX87-8PB0 CB15接口板西門子MM440變頻器Profibus通訊接口板

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6SE7090-0XX84-0FF5 CBP2板 6SE70變頻器通訊板

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6ES7307-1EA01-0AA0

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1.1 項(xiàng)目介紹
圖 1 PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，用于SFC51/SFB52/SFB54的診斷。其中CPU319-3PN/DP用做IO控制器，SCALANCE X交換機(jī)和ET200S, ET200Eco作為IO設(shè)備進(jìn)行連接。

圖 1 PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?span style="color:rgb(255, 0, 0); font-size:20px"> 電話：（同號(hào)）

本例中使用到的主要硬件和軟件如下：

名稱	數(shù)量	版本	訂貨號(hào)
CPU319-3PN/DP	1	V2.8	6ES7 318-3EL00-0AB0
SCALANCE X208	1	V4.0	6GK5 208-0BA10-2AA3
SCALANCE X201-3P IRT	1	V4.1	6GK5 201-3BH00-2BA3
IM151-3 PN	1	V6.1	6ES7 151-3BA23-0AB0
IM151-3 PN FOC	1	V4.0	6ES7 151-3BB21-0AB0
PM-E	2		6ES7 138-4CA01-0AA0
2DO HF	2		6ES7 132-4BB01-0AB0
ET200 eco PN	1		6ES7 142-6BG00-0AB0
Step7	1		V5.4+SP5

1.2 硬件組態(tài)
按照1.1中的硬件在Step7中進(jìn)行組態(tài)。然后分配設(shè)備名，下載組態(tài)數(shù)據(jù)到CPU319中，具體設(shè)置設(shè)備名以及完成PROFINET通訊，請(qǐng)參考下載中心《S7-300 PROFINET IO 通訊快速入門》72325620

圖 2 Step7的硬件組態(tài)

其中，“Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”總線的100表示PROFINET總線的序號(hào)。IO設(shè)備例如SCALACNE X和ET200上從1到5，表示PROFINET IO的設(shè)備號(hào)。

2 SFC51診斷

2.1 介紹
系統(tǒng)狀態(tài)列表(SSL)用于描述可編程邏輯控制器的當(dāng)前狀態(tài)。SSL的內(nèi)容只能通過系統(tǒng)功能進(jìn)行讀取，而不能修改。換言之，部分列表是虛擬列表，只是在有特殊請(qǐng)求時(shí)由CPU的操作系統(tǒng)所創(chuàng)建。
SFC 51 “RDSYSST” 系統(tǒng)功能用于讀取 “系統(tǒng)狀態(tài)列表” (簡(jiǎn)寫為SSL)，部分列表或 CPU 的 SSL 列表摘錄。對(duì)于 PROFINET IO，這些 SSL包含了 I/O 模塊，PROFINET IO 主站系統(tǒng)或?qū)嶋H控制器的狀態(tài)信息。當(dāng)選擇所用的、特別是在一個(gè)中斷或啟動(dòng) OB 中使用的 SSL ID 時(shí)，必須注意的是 SFC 僅能同步執(zhí)行。如果執(zhí)行 SFC 之后，Busy 位激活表明幾個(gè)循環(huán)執(zhí)行一次 SFC，數(shù)據(jù)還沒有*讀出，因此數(shù)據(jù)是無(wú)效的。接收到的系統(tǒng)狀態(tài)列表數(shù)據(jù)記錄包括了診斷 PROFINET IO 設(shè)備上的信息概覽。
PN通信部分列表是虛擬列表，只是在有請(qǐng)求時(shí)由CPU的操作系統(tǒng)所創(chuàng)建。虛擬列表來(lái)自 CPU 內(nèi)部的PN IO控制器的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)由控制器的啟動(dòng)和ALARM信息進(jìn)行維護(hù)和刷新。
可以使用在PROFINET IO診斷的SSL_ID:

SSL_ID (W#16#...)	部分列表（PROFINET）	INDEX (W#16#...)
0C91	PROFINET接口模塊(集成的或外部的)上的模塊的模塊狀態(tài)信息	邏輯基地址，輸出模塊 bit15=1
0D91	PROFINET中的所有模塊的模塊狀態(tài)信息	bits 0到10: 站號(hào),bits 11到 14: PN IO系統(tǒng)總線號(hào)的后兩位, Bit 15: 1
0094	PROFINET接口模塊(集成的或外部的)上站的預(yù)期狀態(tài)	100-115: PN IO系統(tǒng)總線號(hào)
0294	讀取實(shí)際的站點(diǎn)是否存在	同上
0694	讀取實(shí)際的站點(diǎn)是否出錯(cuò)	同上
0794	讀取實(shí)際的站點(diǎn)維護(hù)狀態(tài)	同上
0C96	PROFINET中的所有模塊的模塊狀態(tài)信息	邏輯基地址，輸出模塊 bit15=1

通過SFC51只能獲取站或模塊的狀態(tài)信息，例如，丟站，或者該模塊有錯(cuò)誤，并不能獲取模板的故障的詳細(xì)信息，例如哪一個(gè)模板的通道發(fā)生斷線，短路等。

2.2 編程電話：（同號(hào)）
這里使用SFC51來(lái)讀取每一個(gè)站點(diǎn)的實(shí)際狀態(tài)，判斷該站是否發(fā)生丟站故障。在PLC中添加并下載空的OB86，防止測(cè)試丟站時(shí)，發(fā)生CPU停機(jī)現(xiàn)象。當(dāng)然也可以使用OB86來(lái)讀取每一個(gè)IO設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，但需要更多的編寫程序，關(guān)于使用OB86來(lái)獲取IO站點(diǎn)的狀態(tài)信息，請(qǐng)參考下載中心《使用OB8x診斷SIMATIC PLC(PN) 》87668286

在OB1中加入SFC51，關(guān)于參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊“F1”參考SFC51在線幫助。程序示例如下：

CALL "RDSYSST"
REQ :=M0.0
SZL_ID :=MW2
INDEX :=MW4
RET_VAL :=MW6
BUSY :=M0.1
SZL_HEADER:=DB1.SSL_HEADER
DR :=DB1.RECORD

按照上表在變量表中設(shè)置SSL_ID=0294 (MW2)和INDEX=16#64 (MW4)，其中16進(jìn)制64的十進(jìn)制為100，表示PROFINET總線的序號(hào)，請(qǐng)參考圖 2 Step7的硬件組態(tài)。添加要查看的變量，并使能M0.0為1。其中讀取到的數(shù)據(jù)記錄個(gè)數(shù)為1 (DB1.DBW2)，該數(shù)據(jù)記錄的長(zhǎng)度為258bytes (DB1.DBW0)。DB1.DBW4表示PROFINET總線的序號(hào)，這里為100 (64H) 。對(duì)于DB1.DBB6為2#0011_1111，其中bit0表示組信息，如果為1，表示至少有一個(gè)IO設(shè)備與IO控制器進(jìn)行通訊，如果為0，表示IO站點(diǎn)全部丟失。Bit1~Bit5表示設(shè)備號(hào)1~5的IO設(shè)備的狀態(tài)，1表示IO設(shè)備存在，0表示IO設(shè)備丟站。至于其它Bit和高字節(jié)中的Bit依次類推，表示對(duì)應(yīng)IO設(shè)備的狀態(tài)。

圖 3 根據(jù)變量表查看設(shè)備狀態(tài)

根據(jù)這些位Bit1~5，可以很方便的在WinCC/WinCC Flexible中或任何第三方與PLC通訊的HMI上進(jìn)行顯示，方便用快速發(fā)現(xiàn)和維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)故障。

3 SFB52診斷

3.1 介紹
SIMATIC S7 診斷數(shù)據(jù)記錄提供了附加的詳細(xì)信息的診斷性能。系統(tǒng)功能塊SFB 52 “RDREC” 用于讀取這些數(shù)據(jù)記錄。
調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)功能塊對(duì)要診斷的站ID進(jìn)行尋址，并以 INDEX 參數(shù)標(biāo)明要讀出的數(shù)據(jù)記錄。這可能是*機(jī)架或分布式組件(PROFIBUS DP或PROFINET IO)中的一個(gè)模塊。如果沒有診斷信息，則系統(tǒng)功能塊執(zhí)行后沒有輸出。由于 SFB 52 “RDREC” 是一個(gè)異步執(zhí)行的 SFB，即執(zhí)行過程橫跨幾個(gè) SFB調(diào)用，因此該塊只能在循環(huán)操作中使用。不能在診斷 OB 或定時(shí)中斷 OB 中使用。除了出錯(cuò)的精確位置外，SFB 52 診斷數(shù)據(jù)記錄還包含發(fā)生錯(cuò)誤的類型信息。為了進(jìn)一步分析，可對(duì)該信息進(jìn)行評(píng)估。
在MLEN中要讀取的zui多字節(jié)數(shù)。目標(biāo)區(qū)域RECORD的選定長(zhǎng)度至少應(yīng)等于
MLEN字節(jié)的長(zhǎng)度。輸出參數(shù)VALID如為TRUE，則表明已將數(shù)據(jù)記錄成功傳送到目標(biāo)區(qū)域RECORD中。此時(shí)，輸出參數(shù)LEN包含所取得的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(以字節(jié)計(jì))。輸出參數(shù)ERROR用以指示是否發(fā)生數(shù)據(jù)記錄傳送錯(cuò)誤。如果發(fā)生錯(cuò)誤，則輸出參數(shù)STATUS包含錯(cuò)誤信息。
該功能塊屬于狀態(tài)驅(qū)動(dòng)類型，可以在OB1或者其它循環(huán)OB塊中調(diào)用，用于讀取診斷記錄或者組態(tài)記錄等數(shù)據(jù)記錄。
PROFINET IO 設(shè)備模型說(shuō)明了模塊化和緊湊型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。它根據(jù) PROFIBUS DP 的基本特性構(gòu)建。子模塊和 API 的定義已添加至設(shè)備模型，以增加 IO 設(shè)備的靈活性。
一個(gè) PROFINET IO 設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)“邏輯設(shè)備”，這些設(shè)備依次包含一個(gè)或多個(gè) API（應(yīng)用程序進(jìn)程標(biāo)識(shí)符），至少包含 API 0。
設(shè)備的特性通過IO設(shè)備的基于XML的GSD(General Station Description)文件來(lái)描述。可以通過PROFINET XML Viewer來(lái)讀取GSDXML文件。
涉及到分級(jí)的概念，AP，API，SLOT，SUBSLOT。每個(gè)尋址級(jí)別都有一組可用的診斷記錄和組態(tài)記錄。通過記錄編號(hào)的首字母來(lái)區(qū)別各記錄組的診斷級(jí)別，如下圖 4 診斷級(jí)別。關(guān)于PROFINET IO設(shè)備模型和診斷的數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考 19289930

圖 4 診斷級(jí)別

3.2 編程
這里使用SFB52來(lái)讀取ET200S IM151-3PN FOC站點(diǎn)輸出模塊的狀態(tài)，例如斷線等，參考圖 5 ET200S FOC的硬件組態(tài)列表。在PLC中添加并下載空的OB82，防止測(cè)試斷線故障時(shí)，發(fā)生CPU停機(jī)現(xiàn)象。當(dāng)然也可以使用OB82來(lái)讀取IO設(shè)備的模塊狀態(tài)信息，但需要更多的編寫程序，關(guān)于使用OB82來(lái)獲取IO站點(diǎn)的模塊的狀態(tài)信息，請(qǐng)參考下載中心《使用OB8x診斷SIMATIC PLC(PN) 》87668286

圖 5 ET200S FOC的硬件組態(tài)列表

雙擊該站的2DO DC24V/0.5AHF模板，設(shè)置使能通道0相關(guān)的診斷“斷線”，參考圖 6 ET200S 2DO模塊的參數(shù)設(shè)置。

圖 6 ET200S 2DO模塊的參數(shù)設(shè)置

在OB1中加入SFB52，關(guān)于參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊“F1”參考SFB52在線幫助。程序示例如下：

CALL "RDREC" , DB52
REQ :=M0.2
ID :=MD8
INDEX :=MW12
MLEN :=MW14
VALID :=M0.3
BUSY :=M0.4
ERROR :=M0.5
STATUS:=MD18
LEN :=MW22
RECORD:=DB2.DB_RECORD

按照需要上表在變量表中設(shè)置ID=16#00008002 (MD8)和INDEX=16#800A (MW12)，其中8002表示該輸出模板的邏輯地址，請(qǐng)參考圖 4 ET200S FOC的硬件組態(tài)列表。添加要查看的變量，并使能Q2.0為1，此時(shí)激活斷線故障，DO模板、ET200S FOC接口模板以及CPU的SF燈亮。設(shè)置MLEN (MW14) 的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為100，需要大于或等于實(shí)際讀取到的數(shù)據(jù)記錄的長(zhǎng)度，否則無(wú)法讀到相關(guān)的診斷的信息。然后使能M0.2為1，讀取到的數(shù)據(jù)記錄如下圖 7 診斷數(shù)據(jù)記錄。其中zui后一個(gè)字DB2.DBW24為16#0006，表示在該站的2 (DB2.DBW10) 號(hào)槽，1 (DB2.DB12) 號(hào)子槽的通道0 (DB2.DBW20) 發(fā)生“斷路”故障，參考圖 8 ChannelErrorType編碼。更多詳細(xì)的通道故障類型信息，請(qǐng)參考 19289930
也可以更高一級(jí)的診斷級(jí)別，例如AR級(jí)，設(shè)置ID=16#00001FDF (MD8) 接口模板的診斷地址和INDEX=16#E00A (MW12) 也可以讀取到相同的診斷數(shù)據(jù)記錄，不過由于該級(jí)別zui高，那么可以獲得該站的各個(gè)模板和各個(gè)通道的詳細(xì)診斷信息。
根據(jù)故障類型的編碼，可以很方便的在WinCC/WinCC Flexible中或任何第三方與PLC通訊的HMI上設(shè)置診斷信息并進(jìn)行顯示，方便用快速發(fā)現(xiàn)和維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)故障。
需要注意在Step7中調(diào)用SFB52時(shí)，不要一直觸發(fā)REQ，也就是說(shuō)REQ不要一直為1，在需要的時(shí)候調(diào)用該功能塊，因?yàn)橐晃兜挠|發(fā)會(huì)占用PLC更多的資源和占用更多的帶寬。

圖 7 診斷數(shù)據(jù)記錄

圖 8 ChannelErrorType編碼

4 SFB54診斷

4.1 介紹電話：（同號(hào)）
SFB "RALRM" 從外圍設(shè)備模塊(集中結(jié)構(gòu))或從DP從站或PROFINET IO設(shè)備組件
接收中斷及其所有相應(yīng)信息。然后將此信息提供給輸出參數(shù)。
帶有附加詳細(xì)輸出參數(shù)中的信息包含被調(diào)用OB的啟動(dòng)信息以及中斷源的信息。由于要檢查外圍設(shè)備中斷，故只能在由CPU操作系統(tǒng)啟動(dòng)的中斷OB中調(diào)用SFB 54。中斷 OB 外的 SFB 54“RALARM” 調(diào)用是不*的，因?yàn)榇藭r(shí)不能獲取診斷狀態(tài)的重要信息。

在TINFO和AINFO數(shù)據(jù)緩存中，AINFO中的USI=16#8000 (WORD 26) 時(shí)快速獲得診斷的一些重要信息如下：
TINFO 的 WORD 20 站號(hào).
AINFO 的 WORD 4 中斷類型
WORD 12 插槽號(hào)（SLOT）
WORD 28 通道號(hào)（CHANNEL）
WORD 32 出錯(cuò)類型

4.2 編程
這里使用SFB54來(lái)捕獲ET200S IM151-3PN FOC站點(diǎn)輸出模塊的中斷狀態(tài)，例如斷線等，參考圖 5 ET200S FOC的硬件組態(tài)列表。在OB82中添加SFB54，用于捕獲斷線故障。當(dāng)然也可以使用OB82來(lái)讀取IO設(shè)備的模塊狀態(tài)信息，但需要更多的編寫程序，關(guān)于使用OB82來(lái)獲取IO站點(diǎn)的模塊的狀態(tài)信息，請(qǐng)參考下載中心《使用OB8x診斷SIMATIC PLC(PN) 》87668286

雙擊該站的2DO DC24V/0.5AHF模板，設(shè)置使能通道0相關(guān)的診斷“斷線”，參考圖 6 ET200S 2DO模塊的參數(shù)設(shè)置。

在OB82中加入SFB54，關(guān)于參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊“F1”參考SFB54在線幫助。程序示例如下：

L #OB82_MDL_ADDR
T MD 30
CALL "RALRM" , DB54
MODE :=1
F_ID :=MD30
MLEN :=1000
NEW :=M1.0
STATUS:=MD36
ID :=MD40
LEN :=MW44
TINFO :="TINFO".TINFO
AINFO :="AINFO".AINFO

在變量表中添加TINFO和AINFO的數(shù)據(jù)記錄。其中TINFO的WORD20為8005，表示PROFINET總線序號(hào)為100的系統(tǒng)中站號(hào)5發(fā)生故障。根據(jù)圖 9 AINFO變量表，可知AINFO中的DB4.DBW32為16#0006，表示在該站的2 (DB4.DBW12) 號(hào)槽，1 (DB4.DB14) 號(hào)子槽的通道0 (DB2.DBW28) 發(fā)生“斷路”故障，參考圖 8 ChannelErrorType編碼。更多詳細(xì)的通道故障類型信息，請(qǐng)參考 19289930