使用STEP7软件进行故障诊断技巧详解

1.设置模块的诊断功能

PROFINET与DP网络的故障诊断方法基本上相同。但是不能用PLCSIM来模拟PROFINET网络的故障，只能做硬件实验。

打开8.4节中的项目“PROFINET”，设置电源模块、DI、DO、AO模块的诊断参数见图8-41～图8-44），此外还启用了电流输出的AO模块诊断断路故障的功能。出现上述诊断故障时，CPU将会调用OB82。

图8-41 设置电源模块的参数

图8-42 设置DI模块的参数

2.程序设计

与PROFIBUS-DP通信相同，为了保证网络控制系统的正常运行，生成OB82、OB86和OB122。因为ET 200S PN有带电插入/拔出模块的功能，还需要生成插入/删除模块中断组织块OB83。在它们中间编程，分别将MW10～MW16加1，并保存OB82、OB83和OB86前20B的局部变量。

图8-43 设置DO模块的参数

图8-44 设置电压输出的AO模块的参数

3.诊断IO设备的故障

系统正常运行时拔掉2号IO设备的以太网电缆，CPU和IM 151-3PN上的SF灯亮，CPU的BF2灯闪烁。CPU调用一次OB86，变量表中的MW14加1。

在SIMATIC管理器执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“硬件诊断”，打开硬件诊断对话框（见图8-45），PN列的“100（2）”表示有故障的IO设备的PROFINET IO系统编号为100，IO设备号为2。E2037（即I2037）是2号IO设备的诊断地址。IO设备上的红色斜线表示通信中断。

图8-45 硬件诊断对话框

双击图中的CPU，打开CPU的模块信息。在诊断缓冲区可以看到对应的事件为“PROFINET IO：站故障”，图8-46的右边的小图是1号事件的详细信息的下半部分。

图8-46 诊断缓冲区

插上2号IO设备的以太网电缆，CPU和IM 151-3PN上的SF灯和CPU的BF2灯熄灭。CPU又调用一次OB86，变量表中的MW14加1。

选中诊断缓冲区事件列表中对应的事件“PROFINET IO：站返回”，故障的详细信息与图8-46中的基本上相同。最后一行是“外部错误，离开的事件”（事件消失）。

4.IO设备中模块的故障诊断

在2号IO设备4号插槽的DO模块的Q1.0为1状态时，令它驱动的负载开路，CPU、IM 151-3PN和该DO模块的SF灯亮。CPU调用一次OB82，变量表中的MW10加1。

打开硬件诊断对话框（见图8-47），CPU和IO设备上均有表示故障的红灯。

图8-47 硬件诊断对话框

双击图8-47中的CPU，打开CPU模块信息对话框（见图8-48）。在诊断缓冲区可以看到对应的事件为“模块问题或必要维护”，事件的详细信息给出了故障模块的字节地址和“检测到通道错误”，CPU要求调用OB82，外部错误，进入的事件（故障产生）。

图8-48 诊断缓冲区

双击图8-47中的IO设备，打开IM 151-3PN的模块信息对话框，在“IO设备诊断”选项卡的“指定通道诊断”区（见图8-49），给出了4号插槽0号通道断线的故障信息。

双击硬件诊断对话框的“打开在线站点”按钮（见图8-47），打开诊断视图（见图8-50），双击其中有红色指示灯的2号IO设备的4号插槽，打开DO模块的模块信息，在“IO设备诊断”选项卡（见图8-51），也能看到与图8-49相同的4号插槽0号通道断线的故障信息。

图8-49 IM 151-3PN的模块信息对话框

(www.xing528.com)

图8-50 诊断视图

图8-51 2DO模块的模块信息对话框

接通4号插槽0号通道被断开的负载，CPU、IM 151-3PN和故障DO模块上的SF灯熄灭，CPU又调用一次OB82，变量表中的MW10加1。诊断缓冲区中的事件为“模块 确定”，故障的详细信息与事件“模块 问题或必要的维护”的基本上相同。最后一行是“外部错误，离开的事件”（事件消失）。

5.IO设备中其他模块的故障诊断

本例程中IO设备下述的模块故障也会产生诊断故障，CPU调用OB82：DO模块的输出端对M点短路、电源模块的负载电压丢失、DI模块的DC 24V传感器电源对M点短路、电压输出的AO模块对M点短路和电流输出的AO模块负载断路。这些故障与上述DO模块负载断路的诊断方法完全相同。做电压输出的AO模块对M点的短路实验时，应给该通道输出一个较大的值，保证有一定的输出电压。

图8-52是6号插槽0号通道电压输出的AO模块对M点短路的故障信息，图8-53是1号插槽的电源模块的故障信息（前连接器丢失，传感器或负载电压丢失）。

图8-52 AO模块的故障信息

图8-53 电源模块的故障信息

6.OB83在故障诊断中的应用

OB83是插入/删除模块中断组织块。下列两种情况CPU将会调用OB83。

1）插入/拔出已组态的模块，不能拔出电源模块、CPU、适配器模块和接口模块。

2）用STEP 7修改了模块参数并在RUN模式将更改下载到CPU。

如果没有下载OB83，CPU将自动切换到STOP模式。

S7-400 CPU以数秒的间隔监视模块。电源上电时，CPU检测由STEP 7生成的组态表中列出的模块是否都插入了。如果是，这个实际的组态被保存并作为对模块进行循环监控的依据。在每一次扫描循环比较刚检测到的实际组态与上电时检测到的组态。如果发现两个组态有差异，则发出插入/删除模块中断信号，并且将有关信息存入诊断缓冲区和系统状态表。

如果在RUN模式拔出组态的模块，将启动OB83。CPU以大约1s的间隔监视模块，可能会首先检测到IO访问错误。在拔出和插入操作之间必须至少有2s的时间间隔。

如果在RUN模式将一个模块插入已组态的插槽中，将产生插入/删除模块中断。CPU检测插入的模块的类型是否与记录的组态相符。如果模块类型匹配，CPU将参数传送到该模块。如果新的模块的类型与被替换的类型不一致，在OB83中根据它的局部变量提供的信息编写程序，可以获得模块的地址和PROFINET IO的设备号。

7.模块的拔出与插入实验

不允许热插拔S7-300中央机架的模块。只有31x PN/DP CPU具有插入/删除中断功能，并且只能用于PROFINET IO组件，不能用于PROFIBUS-DP系统。

拔出1号IO设备4号插槽的2DO模块，CPU和IM 151-3PN的SF灯亮。CPU调用一次OB83，变量表中的MW12加1。

打开硬件诊断对话框，CPU和IO设备上均有表示故障的红灯（见图8-54）。

双击对话框中的CPU，打开CPU模块信息（见图8-55）。诊断缓冲区中对应的事件为“PROFINET IO模块已拆除/无法寻址”，事件的详细信息给出了故障模块的有关信息，CPU要求调用OB83，外部错误，进入的事件（故障产生）。

图8-54 硬件诊断对话框

图8-55 诊断缓冲区

双击图8-54中的IO设备，打开IM 151-3PN的模块信息对话框，“常规”选项卡的“状态”为“失败”。在“IO设备诊断”选项卡，“标准诊断”区给出了4号插槽模块丢失的信息（见图8-56）。单击“显示”按钮（见图8-49），显示出标准诊断的帮助对话框。

图8-56 标准诊断的帮助信息

单击硬件诊断对话框中的“打开在线站点”按钮，打开诊断视图（见图8-50）。双击其中的1号IO设备4号插槽的2DO模块，打开它的模块信息，也能看到4号插槽模块丢失的标准诊断信息。

插入1号IO设备4号插槽的2DO模块，CPU和IM 151-3PN的SF灯熄灭。CPU又调用一次OB83，变量表中的MW12加1。诊断缓冲区中的事件为“PROFINET IO模块/子模块已插入，模块类型正确”。事件的详细信息显示“外部错误，离开的事件”（故障消失）。

如果新的PROFINET IO模块的类型与被替换的类型不一致，可以在拔出的模块的模块信息和诊断缓冲区中看到故障信息。可以在OB83中编写程序，根据OB83的局部变量，在WinCC或HMI中显示插入的模块的地址和IO设备号，以方便用户排除故障。