使用OB8x诊断SIMATIC PLCPN.docx

1、使用OB8x诊断SIMATIC PLCPN使用OB8x诊断SIMATIC PLC(PN)显示订货号SIMATIC S7-300和S7-400使用广泛，应用在各行各业的工业环境中。在调试和使用PLC和相关网络过程中，发生一些PLC或者网络故障是不可避免的。故障出现后，用户可能无法从上位机获取相关诊断信息，只有通过连接PG到PLC上，使用Step7在线的方式或者查看CPU的诊断信息来分析和判断故障原因，根据所提示的内容来解决现场问题。但是通过上述方法，由于获取故障信息缓慢，从而不能快速有效的解决现场问题。西门子对于PLC和相关网络提供多种多样的诊断方式，包括使用故障组织块例如OB82,OB86，诊

2、断功能块，例如SFC51,SFC13,SFB52等，使用RSE/WinCC/WinCC flexible方式，使用Web服务（集成在新的PN CPU中），使用已有的诊断方式，例如FB126，或者使用Maintenance station(维护站)等方式。其中使用OB8x ( 359 KB ) 是最简单最基本的获取基本故障信息的方法，同时也可以配合诊断功能块进行详细故障的诊断。SIMATIC PLC判断发生故障，会立即调用相应的故障组织块OB，如果PLC中没有加入相应的组织块PLC可能会停机，停机的目的就是保证生产过程处于安全状态。如果使用OB8x而没有编写任何诊断程序在用户程序中，PLC虽然不

3、会因为发生故障而停机，但是这种方式并不可取。不能让产生故障的PLC仍无条件的运行，因为这种方式可能导致生产处于某种危险的状态。例如，当DO模块发生断线故障，相关的控制设备因此停止，但是DO可能并没有获取故障信息而停止输出，如果维护人员检查故障并做好接线后，DO会立刻输出控制信号导致相应的控制设备动作，这可能会造成现场人员或者设备的伤害。最好的方式之一就是通过OB8x获取故障信息，然后通过编程连锁该输出信号，使其输出为“0”，当维修完毕后，通过用户确认后（例如上位机界面中的操作按钮），然后再输出信号“1”。所以使用OB8x就是快速的获取故障信息，然后根据此类故障进行条件式的监视和处理，这样才是有

4、效使用PLC的方法。本文介绍如何使用OB82,OB83,以及OB86来判断现场故障，并作出相应的处理。OB82为诊断中断组织块，相关的诊断报警例如“DO模板的DO信号断线”会使PLC调用OB82；OB83为插拔中断组织块，当插拔机架上的模块时PLC会调用OB83；OB86为机架故障组织块，当扩展机架丢失，分布式IO掉站时，PLC会调用OB86。各个组织块的详细信息可以参看下面介绍。上述组织块都具有20个字节的临时变量，对于用户在编程时不能占用和修改这些临时变量。这些临时变量会由PLC在调用相应的故障组织块时自动生成，所以这些临时变量为只读属性，用户只需要读取这些临时变量的数值或者状态来判断哪里

5、出现什么样的故障。每一个故障组织块的临时变量随诊断功能的不同而不同，另外还可以根据相应故障组织块的临时变量OB8x_Date_Time得到故障出现的时间日期。该时间虽然是调用相关OB8x的时间，但是也可以参考故障出现的大致时间。1， OB82诊断OB82是诊断中断组织块。PLC的模板状态从严重程度上可以分为两类，一类表示“完好”，一类表示“故障”。然而对于PROFINET模板其状态具有另外一种中间状态，该状态处于“完好”和“故障”之间，是一种临界状态，称为“维护”，利用该状态用户可以尽早的发现故障，尽快维护现场设备，可以有效的防止由于故障导致生产的停顿。使用该组织块诊断“故障”。首先要求PLC

6、的模板具有诊断能力，然后通过组态使能相关诊断(Diagnostics:)去检测一个故障事件，例如“断线”(wire break)，“短路”(short circuit to M)等，参考图1 ET200S DO模块的参数设置。相关的诊断“故障”的方法参考上述连接文档。使用该组织块诊断“维护”。对于PROFINET的接口模板，例如ET200S IM151-3 PN HF接口模块支持检测网络错误，包括同步丢失，端口连接状态，光纤信号质量等。这些事件就是维护中断事件，同样也需要通过组态使能检测网络错误参考图2，当这些事件出现后，接口模板的MAINT/FO灯亮。如果需要CPU获取这些维护信息，需要在C

7、PU的PN-IO属性中设置使能OB82，参考图3 使能OB82/I/O fault task。图1 ET200S DO模块的参数设置 图2 使能检测ET200S接口模块的网络错误 图3 使能OB82/I/O fault task当它检测到维护事件时，它输出一个诊断中断请求给CPU（到来和离去事件）。于是操作系统调用OB82。如果没有下载OB82到PLC中，那么PLC会停机。OB82 的局部变量中除了包含故障模块的逻辑地址OB82_MDL_ADDR，还包含故障模板四个BYTE 的诊断数据LB8，OB82_MDL_TYPE，LB10，LB11。具体信息可以查看Step7在线帮助OB82。下面举一个

8、维护的例子，组态参考图4 PLC硬件组态。例如ET200S FO接收光纤信号质量由于某种原因衰减，导致接收功率低于门槛值，从而产生MAINT信息。同时触发诊断中断OB82，PLC调用OB82来接收该中断信息，通过在OB82中编程，获取诊断信息。利用这些诊断信息可以显示在上位机上，以便用户快速的维护防止生产中断。图4 PLC硬件组态参考图2设置，当出现信号质量衰减时，通过Step7在线会出现“扳手”图标，指示需要维护，参考图5。图5 绿色扳手指示端口状态参考图3设置CPU的PNIO属性，然后在程序中加入OB82，进行编程。编程之前需要了解OB82临时变量的意义。对于PROFINET，OB82临时

9、变量的一些预留位，被赋予了一些新的含义。例如临时变量OB82_MDL_TYPE的Bit7表示Maintenance required，与维护状态绿色 相对应。临时变量OB82_RESERVED_2表述Maintenance demanded，与维护状态黄色 相对应。例子程序如下：A(L #OB82_EV_CLASSL B#16#39 /incoming event=I)A(L #OB82_MDL_ADDRL W#16#1FF9 /diagnostics address for Port2 of IM151-3(Dec:8185)=I)A(O L 9.7 /Maintenance require

10、dO #OB82_RESERVED_2 /Maintenance demand)S M 100.0 /to show maintenance informationA M 100.0JCN nextCALL DT_DATEIN :=#OB82_DATE_TIMERET_VAL:=MW120 /DateCALL DT_TODIN :=#OB82_DATE_TIMERET_VAL:=MD124 /timenext: NOP 0通过上述简单的程序实例，表明当在IM151-3接口模板的端口2出现光纤信号衰减而导致接收功率低于门槛值时，置位M100.0，同时获取故障事件时间和日期存储到MW120和MD1

11、24。这些变量可以编写在WinCC/WinCC flexible中进行显示，方便用户维护现场故障。对于其它端口或者其它分布式IO上的接口模板的端口诊断可以按照上述方式自行添加。2， OB83诊断OB83是插拔中断组织块。对于PROFINET IO，OB83赋予了一些新的特点，对于S7 CPU31x-2PN/DP可以使用OB83来评估模块插拔中断。而对于PROFIBUS-DP系统中的S7-300则无法使用OB83。在下列情况下CPU 操作系统调用OB83: 组态的模板插入/拔出之后。 在STEP 7 下修改了模板参数并在RUN 状态下装所作修改到CPU。模板插入和拔出在RUN、STOP 和STA

12、RTUP 方式时每次组态的模板插入或拔出，就产生了插入/拔出中断（电源模板、CPU、适配模块和IM 不能在这种方式下移出）。对于S7-300PLC不允许热插拔中央机架的模块。然而，存在一些特殊情况： S7 CPU31x-2PN/DP仅支持分布式IO设备插拔模板中断。 S7 CPU IM151-7 DP和CPU IM151-8 PN支持中央机架IO的插拔（1块IO模板）。如果没有遵守上述要求，例如在CPU IM151-8 PN的中央机架插拔2块IO模板。那么即使在CPU中加入了OB83，CPU也会停机，同时报告“Stop caused by I/O management”，只有这些故障消除才能启

13、动CPU。所以在操作时必须遵守模板安装规范，防止不必要的停机。当它检测到故障时，它输出一个插拔中断请求给CPU。于是操作系统调用OB83。如果没有下载OB83到PLC中，那么PLC会停机。具体相关变量信息可以查看Step7在线帮助OB83。下面举一个模块更换的例子，假如一个DO模块损坏，然后替换一个新的模块，如果新的模块的类型与被替换的类型不一致，报告相应的错误。例子程序如下：A(L #OB83_EV_CLASSL B#16#38 /module insert=I)A(L #OB83_FLT_IDL W#16#55 /Fault ID=I) /PROFINET IO submodule ins

14、erted, but does not match configured submoduleA(L #OB83_MDL_TYPEL W#16#8102) /confirm againA(L #OB83_RESERVED_1L B#16#C4)JCN nextL #OB83_MDL_ADDRT MW 130 /read the address of the moduleL #OB83_RACK_NUML 2#11111111111AWT MW 132 /determine the device numbernext: NOP 0通过上述简单的程序实例，表明当插入的实际模块与Step7组态的模块配

15、置不相符时，可以获取该模板的所处位置的逻辑地址MW130和设备号MW132，参考图6 设备号和逻辑地址。也可以获取故障事件时间和日期存储到相应的变量中，参考相关OB82的编程方式。这些变量可以编写在WinCC/WinCC flexible中进行显示，方便用户维护现场故障。图6 设备号和逻辑地址3， OB86诊断OB86是机架故障组织块。操作系统在检测下列故障时会调用OB86：当中央扩展机架（非S7-300）故障。PROFIBUS-DP主站系统故障。分布式I/O 中（PROFINET IO/PROFIBUS DP）站故障。禁止一个站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12

16、”D_ACT_DP”模式4时。使能一个站（PROFINET IO/PROFIBUS DP）使用SFC12”D_ACT_DP”模式3时。当CPU检测到故障时，发出中断请求给CPU，操作系统调用OB86。如果没有下载OB86到PLC中，那么PLC会停机。下面举一个PN IO站丢失的例子，这是一种常见的故障，可能由于连接断开而导致某些IO站无法连接到IO控制器上，通过OB86的简单编程用户可以得到相应站的基本信息。例子程序如下：A(L #OB86_EV_CLASSL B#16#39 /incoming event=I)A(L #OB86_FLT_IDL W#16#CB /PROFINET IO st

17、ation failure/station return=I)A(L B#16#C4L #OB86_RESERVED_1 /confirm again)JCN nextL LD 8L 2#11111111111AWT MW 140 /determine the device numberL MD 10 /set a flag variable with initial value 16#1SLD /shift to left with bits number of MW140T MD 14L DB1.DBD 0ODT DB1.DBD 0 /calculate device number int

18、o bitL B#16#1T MD 10 /set a flag variable with initial value 16#1next: NOP 0通过上述简单的程序实例，得出机架故障的分布式IO的设备号Device number，确定拿一个设备连接断开。当某一设备发生机架故障来Incoming事件时，得出该设备号码。但是如果IO设备串联在一起，前面的设备丢站导致后面的设备也丢失，简单编程获取站号只有会有一个站的信息，无法表示多个设备掉站。通过编程使用左移指令左移位bit的方式，但是需要给MD10设置初始值16#1，目的就是保证末位为1，这样偏移后可以知道该位1的移动位置，然后通过站号存储地址DB1.DBD0进行“或”运算，这样DB1.DBD0相应的位就置1，从而当多个设备掉站DB1.DBD0相应的位会置1。例如DB1.DBD0低字节为2#00000110时，表示设备号1（bit1）和2（Bit2）掉站，Bit0位0保持不变。这样最多可以获取63个设备掉站信息(63设备编号需要64)， 对于一般应用是足够的。最后还要给MD10设置初始值，以保证最后一位Bit0为1。这些Bit变量可以编写在WinCC/WinCC flexible中进行显示，方便用户维护现场故障。关键词PLC, 诊断，故障，维护，OB82，OB83，OB86，PROFINET