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STEP7硬件故障診斷方法有哪些

?本書介紹的故障診斷和故障顯示的方法是建立在控制系統的STEP7項目文件的基礎上的，它是進行故障診斷的必要條件。必須保證下載到CPU的項目文件與運行STEP 7的計算機中的項目文件完全相同，才能對控制系統進行監控和故障診斷。

??1. 使用設備上的LED進行診斷

??這種診斷方法簡單、方便、直觀，但是給出的故障信號可能很變統，需要進一步使用其他診斷方法，例如用STEP7的快速視圖，診斷視圖和模塊信息進行診斷，才能獲得具體，準確的診斷信息。如果控制系統的分布范圍很寬，查看所有設備的LED也很費時費事。

??可以在CPU、CP和DP從站(例如ET200)的用戶手冊中獲取用LED診斷故障的詳細信息

?PLC控制程序是整個PLC控制系統的關鍵和核心，程序質量的好壞對整個控制系統性能有直接的影響。然而PLC初學者對程序設計常常感到很困惑，無從下手。PLC程序設計也具有一定的規律可循，對于一些特定的功能通常都有相對固定的設計方法。常用的程序設計方法有"繼電器-接觸器"控制線路移植(轉換)設計法、經驗設計法、邏輯設計法、時序圖設計法、順序功能圖設計法等。在程序設計過程中究竟采用哪種方法并無定論。事實上，對于一個一般規模的控制系統來說往往是多種設計方法的融會貫通。要想編好PLC程序需要在熟悉硬件，掌握基本指令和基本控制環節以及常用編程方法的基礎上多借鑒、多實踐、多總結，這樣才能真正掌握PLC程序設計技術。

??采用移植設計法的應用程序設計

??移植設計法主要是用來對原有機電控制系統進行改造。PLC控制取代"繼電器-接觸器"控制已是大勢所趨，用PLC改造"繼電器-接觸器"控制系統，根據原有的"繼電器-接觸器"電路圖來設計梯形圖顯然是一條捷徑。這是由于原有的"繼電器-接觸器"控制系統經過了長期的使用和考驗，已經被證明能夠完成系統要求的控制功能，而"繼電器-接觸器"電路圖又與梯形圖極為相似，因此可以將"繼電器-接觸器"電路圖經過適當的"翻譯"，直接轉化為具有相同功能的PLC梯形圖程序，所以人們將這種設計方法稱為"移植設計法"或"翻譯法"。這種設計方法沒有改變系統的外部特性，對于操作工人來說，除了控制系統的可靠性提高了之外，改造前后的系統沒有什么本質區別，他們不用改變長期形成的操作習慣。這種設計方法一般不需要改動控制面板及器件，因此可以減少硬件改造的費用和改造的工作量。

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??2. 使用STEP7進行診斷

??這種診斷方法簡便易行，可以迅速地獲取準確、詳細的診斷信息，CPU的模塊信息的診斷緩沖區提供了錯誤的文本信息，例如出錯的DP站地址、出錯的模塊的地址和故障。應將這種診斷方法作為故障診斷的**方法。但是需要使用安裝了STEP 7的計算機，和與PLC通信的硬件。此外還要求使用者熟悉STEP7，掌握用STEP7進行故障診斷的操作方法。

??3. 診斷 DP 從站是否與CPU正常通信的方法

??診斷 DP 網絡的故障時，首先需要判斷 DP 從站與CPU的通信是否正常?？梢杂孟铝蟹椒ㄖ贿M行診斷:

??1)使用設備上的故障診斷LED。

??2)使用STEP7的可訪問節點功能。

??3)使用計算機或PLC的通信處理器(例如CP5611和CP342-5)的診斷功能。

??4)使用STEP7的快速視圖、診斷視圖和診斷緩沖區。

??5)使用FB125或FC125。

??4. 使用OB86和OB82的局部變量進行診斷

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??在OB 塊中編寫簡單的程序(見6.4節)，用變量表可以監控是否產生中斷和產生中斷的次數。調用SFC20保存OB的20B局部變量后，可以獲取產生中斷的故障信息，查閱OB的在線幫助，可以分析局部變量的意義。但是這些信息不一定具體和準確。

??5. 使用硬件進行診斷

??可以用計算機和PLC的通信處理器(見6.5節)附加的診斷功能診斷故障，但是診斷信息不一定具體和準確。

??診斷中繼器(見6.6節)用于要求較高的控制系統，可以檢測故障類型和故障位置(**到 m)，其組態和診斷的準備工作較為麻煩。BT 200總線測試儀(見6.6.4節)多用于系統的安裝和調試過程。

??6. 調用SFC13進行診斷

設置模擬量輸入模塊的參數方法

??雙擊HW Config的機架中訂貨號為6ES7-331-7KF02-0ABO的8通道12位模擬量輸入模塊，模塊的參數主要在“輸入”選項卡(見圖2-51)中設置。

??1. 測量范圍的選擇

??可以分別對模塊的每一通道組選擇允許的任意量程，每兩個通道為一組。在“輸入”選項卡中點擊某通道組的“測量型號”輸入框，在彈出的菜單中選擇測量的類型。圖2-51 中的“4DMU”是4線制電流變送器。如果未使用某一組的通道，應選擇測量型號列表中的“取消激活”，禁止使用該通道組，以減小模塊的掃描時間。

??點擊測量范圍輸入框，在彈出的菜單中選擇量程，圖2-51中第一組的測量范圍為4~20mA。測量范圍輸入框下面的“【C】”表示0號和1號通道對應的量程卡的位置應設置為“C”。組態好測量范圍后，應保證量程卡的實際位置與組態時要求的位置一致。

2. 模塊測量精度與轉換時間的設置

??SM 331采用積分式A/D轉換器，積分時間與干擾抑制頻率互為倒數。模擬量輸入模塊6ES7 331-7KF02-0AB0的參數見表2-8。積分時間越長，轉換精度越高，快速性越差。積分時間為20ms時，對50Hz的干擾噪聲有很強的抑制作用。為了抑制工頻信號對模擬量信號的干擾，一般選擇積分時間為20ms。點擊圖2-51*左邊的“積分時間”所在的方框，用彈出的菜單選擇按積分時間或按干擾抑制頻率來設置參數。

模擬量輸入模塊的參數

??SM 331的轉換時間由積分時間、電阻測量的附加時間(1ms)和斷線監視的附加時間(10ms)組成。如果一塊模塊使用了N個通道，總的轉換時間(稱為循環時間)為各個通道的轉換時間之和。點擊某一組的積分時間設置框，在彈出的菜單內選擇需要的參數。

??診斷 DP 網絡故障*常用的是SFC 13(見7.1和7.2節)，考慮到某些從站可能同時出現故障，需要將各從站的故障信息分別保存到不同的存儲區，程序較為復雜，要求具有較高的編程水平。診斷數據的長度與DP從站的型號、訂貨號和結構均有關系，需要仔細閱讀DP從站的用戶手冊，才能確定SFC13保存診斷數據的地址區的長度。

??DP從站的診斷數據的數據結構和診斷數據各基本單元的具體意義，與從站的型號、訂貨號、組成從站的模塊數量和是否用于冗余系統均有關系。在分析SFC13讀取的診斷數據時，必須仔細閱讀從站的用戶手冊，首先了解診斷數據的基本結構，然后搞清每個字、字節、甚至每一位的意義，在大量的數據中找到關鍵的信息，*后得出故障診斷的結論。因為DP從站和從站中的模塊的型號很多，分析診斷數據的工作量非常大，并且有一定的難度。

??7.調用FB125進行診斷

??FB125是中斷驅動的功能塊，其背景數據塊有一千多個字節，可以用變量表顯示其背景數據塊中各種狀態的從站?？梢杂檬謩臃绞将@取某一DP 從站的詳細診斷數據。通過查閱隨書光盤中FB125的英語幫助文件《FB125HELPchm》，可以較快的得到錯誤的位置和錯誤的原因，比人工分析 SFC 13 獲取的診斷信息方便一些。分析FB 125提供的診斷數據的工作量還是相當大的。

??可以在西門子的支持網站下載FB125的例程，該例程集成了用于顯示上述DP從站故障信息的人機界面的項目。但是同時只能顯示一個從站、一個模塊和一個通道的診斷信息，必須用手動的方式切換要診斷的從站。

??FC125是一個較簡單的版本，它只提供“哪些站點有故障”的信息，不能顯示詳細的診斷信息。

??8. 用報告系統錯誤功能診斷和顯示故障

??STEP 7的“報告系統錯誤”功能(見8.2節)只需要進行簡單的組態，幾乎可以全部采用默認的參數，就可以自動生成用于診斷故障和發送消息的OB、FB、SFC和DB，以及各機架、從站和模塊對應的故障消息，故障的消息文本被自動傳送到HMI或WinCC的項目中。運行時如果出現故障，CPU將對應的消息編號發送到HMI設備或WinCC，用報警消息的形式顯示故障信息。

?安裝時將信號板直接插入S7-1200 CPU正面的槽內。信號板有可拆卸的端子，因此可以很容易地更換信號板。信號板有8種。

??a.SB1223數字量輸入/輸出信號板如圖2-113所示。它的兩點DC24V輸入有上升沿、下降沿中斷和脈沖捕獲功能。輸入參數與CPU集成的輸入點基本上相同。用作高速計數器的時鐘輸入時，*高輸入頻率為30kHz。

??兩個DC24V MOSFET輸出點的*大輸出電流為0.5A，*大白熾燈負載為DC5W，可以輸出*高 20kHz的脈沖列。

??b.SB1232模擬量輸出信號板如圖2-114所示。其分辨率為12位的-10～ 10V電壓，負載阻抗≥1000Ω;或輸出分辨率為11位的0～20mA電流信號，負載阻抗≤600Q，不需要附加的放大器。25℃滿量程的*大誤差為±0.5%，0～55℃滿量程的*大誤差為±1.0%。有超上限/超下限、電壓模式對地短路和電流模式斷線的故障診斷功能。

信號板

??西門子S7-1200后來又增加了3種高速數字量輸入和3種高速數字量輸出信號板，工作頻率為200kHz。

??②數字量I/O模塊數字量輸入/輸出(DI/DO)模塊和模擬量輸入/輸出(AI/AO)模塊統稱為信號模塊，可以選用8點、16點和32點的數字量輸入/輸出模塊(見表2-57)。

數量輸入輸出模塊

??③PLC對模擬量的處理 在工業控制中，某些輸入量(例如壓力、溫度、流量、轉速等)是模擬量，某些執行機構(例如電動調節閥和變頻器等)要求PLC輸出模擬量信號，而PLC的CPU只能處理數字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉換為標準量程的電流或電壓，例如4～20mA、1～5V、0～10V、PLC用模擬量輸入模塊的A/D轉換器將它們轉換成數字量。帶正負號的電流或電壓在A/D轉換后用二進制補碼來表示。

??報警消息是一種比較理想的故障顯示方式，可以顯示幾乎同時出現的多個故障的消息，每條消息包含較豐富的故障信息。

??這種診斷方法的組態過程非常簡單，診斷和顯示用的程序塊和程序都是自動生成的，不需要編寫故障診斷的程序，生成的消息幾乎覆蓋了所有的硬件故障和已組態的診斷事件。讀取故障信息、分析故障信息和將報警消息發送到HMI都是自動完成的。因此這是一種相當理想、極為實用的故障診斷和顯示的方法。在有條件的情況下，應作為故障診斷的**方法。