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上海啟水自動化科技有限公司
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6ES72231PH220XA8
西門子S7-200CN, EM223數字量輸入/輸出模塊，8輸入 24V DC/8輸出繼電器
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上海啟水自動化科技有限公司（西門子核心分銷商）專業銷售代理西門子S7-200/300/400/1200/1500PLC、（備有大量現貨 包括部分已經停產型號庫存）數控系統、變頻器、人機界面、觸摸屏、伺服、電機、西門子電線電纜、西門子軟件等 ,并可提供西門子plc模塊維修服務. 歡迎來電垂詢
SIMATIC S7-300和S7-400使用廣泛，應用在各行各業的工業環境中。在調試和使用PLC和相關網絡過程中，發生一些PLC或者網絡故障是不可避免的。故障出現后，用戶可能無法從上位機獲取相關診斷信息，只有通過連接PG到PLC上，使用Step7在線的方式或者查看CPU的診斷信息來分析和判斷故障原因，根據所提示的內容來解決現場問題。
但是通過上述方法，由于獲取故障信息緩慢，從而不能快速有效的解決現場問題。西門子對于PLC和相關網絡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（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(維護站)等方式。其中使用 OB8x ( 359 KB ) 是zui簡單zui基本的獲取基本故障信息的方法，同時也可以配合診斷功能塊進行詳細故障的診斷。
SIMATIC PLC判斷發生故障，會立即調用相應的故障組織塊OB，如果PLC中沒有加入相應的組織塊PLC可能會停機，停機的目的就是保證生產過程處于安全狀態。如果使用OB8x而沒有編寫任何診斷程序在用戶程序中，PLC雖然不會因為發生故障而停機，但是這種方式并不可取。不能讓產生故障的PLC仍無條件的運行，因為這種方式可能導致生產處于某種危險的狀態。例如，當DO模塊發生斷線故障，相關的控制設備因此停止，但是DO可能并沒有獲取故障信息而停止輸出，如果維護人員檢查故障并做好接線后，DO會立刻輸出控制信號導致相應的控制設備動作，這可能會造成現場人員或者設備的傷害。的方式之一就是通過OB8x獲取故障信息，然后通過編程連鎖該輸出信號，使其輸出為“0”，當維修完畢后，通過用戶確認后（例如上位機界面中的操作按鈕），然后再輸出信號“1”。所以使用OB8x就是快速的獲取故障信息，然后根據此類故障進行條件式的監視和處理，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來判斷現場故障，并作出相應的處理。OB82為診斷中斷組織塊，相關的診斷報警例如“DO模板的DO信號斷線”會使PLC調用OB82；OB83為插拔中斷組織塊，當插拔機架上的模塊時PLC會調用OB83；OB86為機架故障組織塊，當擴展機架丟失，分布式IO掉站時，PLC會調用OB86。各個組織塊的詳細信息可以參看下面介紹。
上述組織塊都具有20個字節的臨時變量，對于用戶在編程時不能占用和修改這些臨時變量。這些臨時變量會由PLC在調用相應的故障組織塊時自動生成，所以這些臨時變量為只讀屬性，用戶只需要讀取這些臨時變量的數值或者狀態來判斷哪里出現什么樣的故障。每一個故障組織塊的臨時變量隨診斷功能的不同而不同，另外還可以根據相應故障組織塊的臨時變量OB8x_Date_Time得到故障出現的時間日期。該時間雖然是調用相關OB8x的時間，但是也可以參考故障出現的大致時間。
1， OB82診斷
OB82是診斷中斷組織塊。
PLC的模板狀態從嚴重程度上可以分為兩類，一類表示“完好”，一類表示“故障”。然而對于PROFINET模板其狀態具有另外一種中間狀態，該狀態處于“完好”和“故障”之間，是一種臨界狀態，稱為“維護”，利用該狀態用戶可以盡早的發現故障，盡快維護現場設備，可以有效的防止由于故障導致生產的停頓。
使用該組織塊診斷“故障”。首先要求PLC的模板具有診斷能力，然后通過組態使能相關診斷(Diagnostics:)去檢測一個故障事件，例如“斷線”(wire break)，“短路”(short circuit to M)等，參考圖1 ET200S DO模塊的參數設置。相關的診斷“故障”的方法參考上述連接文檔。
使用該組織塊診斷“維護”。對于PROFINET的接口模板，例如ET200S IM151-3 PN HF接口模塊支持檢測網絡錯誤，包括同步丟失，端口連接狀態，光纖信號質量等。這些事件就是維護中斷事件，同樣也需要通過組態使能檢測網絡錯誤參考圖2，當這些事件出現后，接口模板的MAINT/FO燈亮。如果需要CPU獲取這些維護信息，需要在CPU的PN-IO屬性中設置使能OB82，參考圖3 使能OB82/I/O fault task。
圖1 ET200S DO模塊的參數設置
圖2 使能檢測ET200S接口模塊的網絡錯誤
圖3 使能OB82/I/O fault task
當它檢測到維護事件時，它輸出一個診斷中斷請求給CPU（到來和離去事件）。于是操作系統調用OB82。如果沒有下載OB82到PLC中，那么PLC會停機。
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BYTE 的診斷數據LB8，OB82_MDL_TYPE，LB10，LB11。具體信息可以查看Step7在線幫助OB82。
下面舉一個維護的例子，組態參考圖4 PLC硬件組態。例如ET200S FO接收光纖信號質量由于某種原因衰減，導致接收功率低于門檻值，從而產生MAINT信息。同時觸發診斷中斷OB82，PLC調用OB82來接收該中斷信息，通過在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上，以便用戶快速的維護防止生產中斷。
圖4 PLC硬件組態
參考圖2設置，當出現信號質量衰減時，通過Step7在線會出現“扳手”圖標，指示需要維護，參考圖5。
圖5 綠色扳手指示端口狀態
參考圖3設置CPU的PNIO屬性，然后在程序中加入OB82，進行編程。編程之前需要了解OB82臨時變量的意義。
對于PROFINET，OB82臨時變量的一些預留位，被賦予了一些新的含義。例如臨時變量OB82_MDL_TYPE的Bit7表示Maintenance required，與維護狀態綠色 相對應。臨時變量OB82_RESERVED_2表述Maintenance demanded，與維護狀態黃色 相對應。
例子程序如下：
A(
L #OB82_EV_CLASS
L B#16#39 //incoming event
==I
)
A(
L #OB82_MDL_ADDR
L W#16#1FF9 //diagnostics address for Port2 of IM151-3(Dec:8185)
==I
)
A(
O L 9.7 //Maintenance required
O #OB82_RESERVED_2 //Maintenance demand
)
S M 100.0 //to show maintenance information
A M 100.0
JCN next
CALL "DT_DATE"
IN :=#OB82_DATE_TIME
RET_VAL:=MW120 //Date
CALL "DT_TOD"
IN :=#OB82_DATE_TIME
RET_VAL:=MD124 //time
next: NOP 0
通過上述簡單的程序實例，表明當在IM151-3接口模板的端口2出現光纖信號衰減而導致接收功率低于門檻值時，置位M100.0，同時獲取故障事件時間和日期存儲到MW120和MD124。這些變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進行顯示，方便用戶維護現場故障。對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。
對于PROFINET IO，OB83賦予了一些新的特點，對于S7 CPU31x-2PN/DP可以使用OB83來評估模塊插拔中斷。而對于PROFIBUS-DP系統中的S7-300則無法使用OB83。
在下列情況下CPU 操作系統調用OB83:
• 組態的模板插入/拔出之后。
• 在STEP 7 下修改了模板參數并在RUN 狀態下裝所作修改到CPU。
模板插入和拔出在RUN、STOP 和STARTUP 方式時每次組態的模板插入或拔出，就產生了插入/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）。
對于S7-300PLC不允許熱插拔*機架的模塊。然而，存在一些特殊情況：
• S7 CPU31x-2PN/DP僅支持分布式IO設備插拔模板中斷。
• S7 CPU IM151-7 DP和CPU IM151-8 PN支持*機架IO的插拔（1塊IO模板）。
如果沒有遵守上述要求，例如在CPU IM151-8 PN的*機架插拔2塊IO模板。那么即使在CPU中加入了OB83，CPU也會停機，同時報告“Stop caused by I/O management”，只有這些故障消除才能啟動CPU。所以在操作時必須遵守模板安裝規范，防止不必要的停機。
當它檢測到故障時，它輸出一個插拔中斷請求給CPU。于是操作系統調用OB83。如果沒有下載OB83到PLC中，那么PLC會停機。具體相關變量信息可以查看Step7在線幫助OB83。
下面舉一個模塊更換的例子，假如一個DO模塊損壞，然后替換一個新的模塊，如果新的模塊的類型與被替換的類型不*，報告相應的錯誤。
例子程序如下：
A(
L #OB83_EV_CLASS
L B#16#38 //module insert
==I
)
A(
L #OB83_FLT_ID
L W#16#55 //Fault ID
==I
) //PROFINET IO submodule inserted, but does not match configured submodule
A(
L #OB83_MDL_TYPE
L W#16#8102
) //confirm again
A(
L #OB83_RESERVED_1
L B#16#C4
)
JCN next
L #OB83_MDL_ADDR
T MW 130 //read the address of the module
L #OB83_RACK_NUM
L 2#11111111111
AW
T MW 132 //determine the device number
next: NOP 0
通過上述簡單的程序實例，表明當插入的實際模塊與Step7組態的模塊配置不相符時，可以獲取該模板的所處位置的邏輯地址MW130和設備號MW132，參考圖6 設備號和邏輯地址。也可以獲取故障事件時間和日期存儲到相應的變量中，參考相關OB82的編程方式。這些變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進行顯示，方便用戶維護現場故障。
圖6 設備號和邏輯地址
3， OB86診斷
OB86是機架故障組織塊。
操作系統在檢測下列故障時會調用OB86：
•當*擴展機架（非S7-300）故障。
•PROFIBUS-DP主站系統故障。
•分布式I/O 中（PROFINET IO/PROFIBUS DP）站故障。
•禁止一個站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12”D_ACT_DP”模式4時。
•使能一個站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12”D_ACT_DP”模式3時。
當CPU檢測到故障時，發出中斷請求給CPU，操作系統調用OB86。如果沒有下載OB86到PLC中，那么PLC會停機。
下面舉一個PN IO站丟失的例子，這是一種常見的故障，可能由于連接斷開而導致某些IO站無法連接到IO控制器上，通過OB86的簡單編程用戶可以得到相應站的基本信息。
例子程序如下：
A(
L #OB86_EV_CLASS
L B#16#39 //incoming event
==I
)
A(
L #OB86_FLT_ID
L W#16#CB //PROFINET IO station failure/station return
==I
)
A(
L B#16#C4
L #OB86_RESERVED_1 //confirm again
)
JCN next
L LD 8
L 2#11111111111
AW
T MW 140 //determine the device number
L MD 10 //set a flag variable with initial value 16#1
SLD //shift to left with bits number of MW140
T MD 14
L DB1.DBD 0
OD
T DB1.DBD 0 //calculate device number into bit
L B#16#1
T MD 10 //set a flag variable with initial value 16#1
next: NOP 0
通過上述簡單的程序實例，得出機架故障的分布式IO的設備號Device number，確定拿一個設備連接斷開。當某一設備發生機架故障來Incoming事件時，得出該設備號碼。但是如果IO設備串聯在一起，前面的設備丟站導致后面的設備也丟失，簡單編程獲取站號只有會有一個站的信息，無法表示多個設備掉站。通過編程使用左移指令左移位bit的方式，但是需要給MD10設置初始值16#1，目的就是保證末位為1，這樣偏移后可以知道該位1的移動位置，然后通過站號存儲地址DB1.DBD0進行“或”運算，這樣DB1.DBD0相應的位就置1，從而當多個設備掉站DB1.DBD0相應的位會置1。例如DB1.DBD0低字節為2#00000110時，表示設備號1（bit1）和2（Bit2）掉站，Bit0位0保持不變。這樣zui多可以獲取63個設備掉站信息(63設備編號需要<64)， 對于一般應用是足夠的。zui后還要給MD10設置初始值，以保證zui后一位Bit0為1。這些Bit變量可以編寫在WinCC/WinCC flexible中進行顯示，方便用戶維護現場故障。
關鍵詞
PLC, 診斷，故障，維護，OB82，OB83，OB86，PROFINET
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產品參數：S7-200CN, EM223 數字量輸入/輸出模塊，8輸入 24V DC/8輸出繼電器
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