DP从站故障诊断的分析介绍

本书介绍的用STEP 7诊断故障的方法，是建立在控制系统的STEP 7项目文件的基础上的，它是进行故障诊断的必要条件。必须保证下载到CPU的项目文件与计算机巾用STEP 7打开的项目文件完全相同，才能对控制系统进行监控和故障诊断。

可以通过仿真实验，来学习诊断PROFIBUS-DP网络故障的方法。

1．用仿真软件模拟产生DP从站的故障

生成一个名为“DP诊断”的项目（见随书光盘中的同名例程），DP主站为CPU 315-2DP，3-5号DP从站分别为ET 200M、ET 200eco和ET 200S。其硬件结构与实训三十六中的相同。

单击工具栏上的 按钮，对组态信息进行编译。打开PLCSIM，下载系统数据和OB1。将仿真PLC切换到RUN-P模式。

执行PLCSIM的菜单命令“执行”→“触发错误OB”→“机架故障(OB86)”，打开“机架故障OB(86)”对话框（见图8-2的右图）。在“DP故障”选项卡，组态的3～5号DP从站为绿色。单击3号从站(ET 200M)对应的小方框，方框内出现“×”。用单选框选中“站故障”，单击“应用”按钮。3号站对应的小方框中的“×”消失，小方框变为红色，表示3号站出现故障。

单击“确定”按钮，将执行与单击“应用”按钮同样的操作，同时关闭对话框。

图8-2 模拟DP从站故障

出现DP从站故障时，CPU视图对象上的红色SF（系统故障）LED亮，DP（总线故障）LED闪烁。CPU请求调用OB86，如果没有生成和卜载OB86，CPU自动切换到STOP 模式，RUN LED熄灭，STOP LED亮。在做硬件实验时，如果关闭DP从站的电源，或者拔掉从站的通信电缆连接器，可以观察到相同的现象。

选中有故障的红色的3号站，小方框内出现“×”（见图8-2）。用单选框选中“站恢复”，单击“应用”按钮。3号站对应的小方框中的“×”消失，小方框变为绿色，表示3号站故障消失。

生成一个空的OB86，下载到CPU。出现DP从站故障时，CPU不会切换到STOP模式。故障消失后，CPU视图对象中的SF和DP LED熄灭。

用单选框选中图8-2中的“DP主站系统故障”，模拟DP网络的故障。单击“应用”按钮，网络上所有的站对应的小方框同时变为红色。用单选框选中“站恢复（全部）”，单击“应用”按钮，网络上所有的站对应的小方框同时变为绿色，网络故障消失。

2.用变量表监视调用故障处理中断组织块的次数

在OB86中编写下面的程序，每次调用OB86时将MW14加1。

生成OB82、OB85和OB122，在这些OB里编写类似的程序，分别将MW10、MW12和MW16加1。

在SITATIC管理器中生成一个变量表VAT_1，用MW10～MW16分别监视CPU调用OB82、OB85、OB86和OB122的次数（见图8-3）。将程序下载到仿真PLC，打开变量表，单击工具栏上的 按钮，启动监控功能。可以看到在某个从站出现故障和故障消失时，MW14的值均加1。表示CPU分别调用了一次OB86。

图8-3 监控中断次数的变量表

在CPU的属性对话框中改变I/O访问错误时调用OB85的方式（见图8-1），将修改后的组态信息下载到CPU。仿真实验表明，在DP从站出现故障时，可以分别用图8-1中的3种方式调用OB85。

在OB1中输入用PI、PQ地址访问3号从站的指令，例如“L PIW2”，然后下载到CPU。3号从站出现故障时，可以看到每个扫描周期都要调用一次OB122，变量表中MW16的值不断地增大。

3.用硬件诊断对话框诊断故障

在3号从站有故障时，选中SIMATIC管理器左边窗口的300站点，执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“硬件诊断”，打开“硬件诊断-快速查看”对话框（见图8-4）。以后将它简称为“硬件诊断”对话框。

“CPU/故障模块”列表给出了在线连接的CPU和有故障的DP从站的诊断符号和参数，例如模块的类型，机架号（R）和插槽号（S）。DP列中的“1（3）”表示有故障的是编号为1的PROFIBUS主站系统中的3号从站。PN列提供PROFINET IO系统的编号和设备号。图中的“E”是德语Eingang（输入）的缩写。E2046（即I2046）是3号从站的诊断地址，可以在硬件组态视图的3号从站的属性对话框中找到它。

图8-4 “硬件诊断”对话框

单击“帮助”按钮，或按计算机的〈F1〉键，打开硬件诊断对话框的在线帮助。单击其中绿色的“诊断符号”，再双击“CPU的更多状态”和“DP从站的更多状态”，可以查看CPU和DP从站的诊断符号的意义。

图8-4的CPU上的符号表示它处于RUN模式。DP从站上的红色斜线表示“缺少DP从站或实际安装的DP从站类型与组态的DP从站类型不一致”，一般是因为与DP从站的通信中断造成的。

4.用模块信息诊断故障从站

双击硬件诊断对话框中的DP从站，打开3号从站（ET 200M）的接口模块IM 153-1的模块信息对话框（见图8-5），可以看到DP从站更多的故障信息。

图8-5 ET 200M接口模块的模块信息

硬件DP从站出现故障时，从它的模块信息可以获取比仿真实验更多的故障信息，硬件实验时单击“十六进制格式”按钮，可以得到该从站的十六进制的故障诊断数据。

5.用CPU的诊断缓冲区诊断故障

CPU的诊断缓冲区提供了准确详细的故障诊断信息。选中硬件诊断对话框中的CPU，单击“模块信息”按钮（见图8-4），或双击CPU，打开CPU的“模块信息”对话框。在SIMATIC管理器中，选中要诊断的站点，执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“模块信息”，也可以打开CPU的模块信息对话框。(www.xing528.com)

CPU模块信息对话框的“诊断缓冲区”选项卡提供了故障和事件的信息（见图8-6）。查看“诊断缓冲区”选项卡中的事件列表和选中的事件的详细信息，可以找到有关的故障信息，以及使CPU进入STOP模式的原因。事件按照它们发生的先后次序储存在事件列表中。1号事件是最后出现的最新的事件。CPU进入STOP模式时，诊断缓冲区的内容仍然保留不变。

图8-6 诊断缓冲区

每条事件均有日期和时间信息。为了便于分析故障，应定期校准CPU的实时时钟。图8-6的事件列表中的6号事件“分布式I/O：站故障”表示出现了DP从站故障。

选中事件列表中的6号事件，下面灰色背景的“关于事件的详细资料”窗口显示出该事件的详细信息。图8-6右边的小图是6号事件“关于事件的详细信息”的下半部分。“进入的事件”是指事件刚发生。

选中图8-6的事件列表的5号事件“分布式I/O：站返回”，故障的详细信息与6号事件的基本上相同。最后一行是“外部错误，离开的事件”（事件消失）。

事件4表示出现了主站系统故障。主站系统的故障恢复时，CPU对每个从站分别调用一次OB86，对应于图8-6中的1～3号事件“分布式I/O：站返回”。

选中事件列表中的某个事件，单击“事件帮助”按钮，可以获得进一步的帮助信息。如果故障与用户程序有关，单击“打开块”按钮，将打开与所选事件有关的块，光标将指出与故障有关的指令。

图8-6是没有调用OB85和OB122的诊断缓冲区。如果出现故障时CPU每个扫描周期调用一次OB85或OB122，事件列表将被调用它们的事件充满，可能看不到调用OB86的事件。

单击图8-6中的“另存为”按钮，将当时的诊断缓冲区中各事件的详细信息保存为一个文本文件，用户可以用电子邮件将它发送给设备的生产厂家。

使用STEP 7诊断故障的方法简便易行，可以迅速地获取准确、详细的诊断信息，CPU模块信息的诊断缓冲区提供了错误的文本信息，例如出错的DP站地址、出错的模块的地址和故障的详细信息。应将这种诊断方法作为故障诊断的首选。但是为此需要使用安装了STEP 7的计算机，配备与PLC通信的硬件，并且有下载到CPU中的项目文件。此外还要求使用者掌握用STEP 7进行故障诊断的操作方法。如果没有加密，可以通过上传（见6.2.4节）获得项目文件。

6.CPU模块信息的其他功能

“存储器”选项卡给出了CPU的工作存储器和装载存储器当前的使用情况。

“扫描循环时间”选项卡给出了CPU的最短、最长和当前/上一次扫描循环时间。

“时间系统”选项卡显示当前日期、时间、运行的小时数以及时钟同步的信息。

“性能数据”选项卡给出了对应的硬件CPU可以使用的I、Q、M、T、C、L存储区的大小，可用的OB、SFB和SFC的编号，FB、FC、DB的最大个数和每个的最大字节数等资源的信息。“通讯”选项卡给出了模块的通信接口的传输速率和连接资源等信息。

“堆栈”选项卡只能在STOP模式或HOLD（保持）模式下使用，显示所选站点的各种堆栈。8.5节给出了查看堆栈信息的实例。

在模块信息窗口各选项卡的上面有附加的信息，例如CPU的工作模式和模块的状态。切换模块信息对话框的选项卡时，从模块中读取数据。但是显示某一选项卡时其内容不再刷新。单击“更新”按钮，可以在不改变选项卡的情况下从模块读取新的数据。

7.OB86的程序设计

出现DP站故障时，CPU将会自动调用OB86。在OB86中用MW14记录CPU调用OB86的次数。OB86的20B局部变量有丰富的故障信息。生成数据块DB86，在DB86中生成有5个双字元素的数组ARAY。在OB86中调用SFC20“BLKMOV”，将20B局部变量保存到数组ARAY中。下面是OB86中的程序。

在3号从站有故障时，打开DB86。单击工具栏上的 按钮，启动监控功能。图8-7是DB86保存的OB86的20B局部数据。

图8-7 OB86的局部数据

8.OB86的局部变量分析

选中SIMATIC管理器中的OB86，按计算机键盘的〈F1〉键，打开OB86的在线帮助，可以查阅图8-7 中OB86局部变量的意义：

1）DB86的DBB0为16#39表示故障已出现，为16#38表示故障已消失。

2）DBB1中的故障代码16#C3和16#C4分别表示分布式I/O设备的DP主站系统故障和DP站故障。

3）DBB2中的中断优先级为16#1A（26），DBB3中的OB编号为16#56（86）。

4）DBW4保留未用。

5）DBW6的#07FF（2047）是DP主站的DP接口的诊断地址。可以在CPU的DP接口属性对话框的“地址”选项卡中找到它。

6）DBD8是数据类型为32个位元素的数组（Array），一共占4B。如果故障代码为16#C4（DP站故障），DBW8中的16#07FE（2046）是故障从站（3号站）的诊断地址。DBW10中的16#0103表示DP主站系统的编号为1，从站的站地址为3。

7）DBD12和DBD16是调用OB的日期和时间。16#14112005和16#36067965表示事件发生在2014年11月20日5点36分6秒796毫秒，星期4。

3号从站故障消失时，CPU又调用一次OB86，MW14加1。OB86的局部变量的前12B与3号从站有故障出现时基本上相同，其区别仅在于第一个字节为16#38，表示离开的事件。