第8章 系統(tǒng)調(diào)試與診斷

S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用高等職業(yè)系列教材第八章

教學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)調(diào)試與診斷8.18.2程序調(diào)試方法故障診斷

程序信息用于顯示用戶程序中已經(jīng)使用地址的分配表、程序塊的調(diào)用關(guān)系、從屬結(jié)構(gòu)和資源信息。在TIA博途軟件項(xiàng)目視圖的項(xiàng)目樹中，雙擊“程序信息”標(biāo)簽即可顯示程序信息視窗，如圖8-1所示。以下將詳細(xì)介紹程序信息中的各個(gè)標(biāo)簽。圖8-1程序信息

“調(diào)用結(jié)構(gòu)”描述了S7程序中塊的調(diào)用層級(jí)。單擊“調(diào)用結(jié)構(gòu)”標(biāo)簽可在該視窗中查看到用戶程序使用的程序塊列表和調(diào)用的層級(jí)關(guān)系。

當(dāng)單擊程序塊前部的三角箭頭可以逐級(jí)顯示調(diào)用塊的結(jié)構(gòu)，如圖8-2所示。在圖中若要跳轉(zhuǎn)到加工（FB4）使用位置，可通過單擊“Main（OB1）NW4”，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到Main（OB1）的程序段4的加工（FB4）處。在調(diào)用結(jié)構(gòu)中也可以發(fā)現(xiàn)塊與塊之間的關(guān)系，如組織塊Main（OB1）中包含加工（FB4），而加工（FB4）中又包含加工運(yùn)行（FB10）和加工復(fù)位（FB12）。1.調(diào)用結(jié)構(gòu)圖8-2調(diào)用結(jié)構(gòu)

從屬性結(jié)構(gòu)顯示程序中每個(gè)塊與其他塊的從屬關(guān)系，與調(diào)用結(jié)構(gòu)相反，可以很快反映出其上一級(jí)的層次，例如加工塊（FB4）的上一級(jí)是Main（OB1），如圖8-3所示。圖8-3從屬性結(jié)構(gòu)2.從屬性結(jié)構(gòu)

分配列表用于顯示用戶程序?qū)斎?I)、輸出(Q)、位存儲(chǔ)器(M)、定時(shí)器(T)和計(jì)數(shù)器(C)的占用情況。顯示被占用的地址區(qū)長(zhǎng)度可以是位（Bit）、字節(jié)（Byte）、字（Word）、雙字（DWord）和長(zhǎng)字（LWord）。在調(diào)試程序時(shí)，查看分配列表，可以避免地址沖突，如圖8-4所示。圖8-4分配列表3.分配列表

在“資源”標(biāo)簽中顯示硬件資源的使用信息，如圖8-5所示。其中包含：

1）CPU中使用的編程對(duì)象（如OB、FC、FB、DB、用戶自定義數(shù)據(jù)類型和PLC變量）。

2）CPU中可使用的存儲(chǔ)區(qū)域（如裝載存儲(chǔ)器、代碼工作存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)工作存儲(chǔ)器、保持型存儲(chǔ)器）。

3）現(xiàn)有I/O模塊的硬件資源（如數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊）。

需注意裝載存儲(chǔ)器中只統(tǒng)計(jì)了SIMATICS7-1500CPU的用戶程序的大小，并沒有統(tǒng)計(jì)硬件組態(tài)及設(shè)備運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)日志，故不能根據(jù)圖8-5中的裝載存儲(chǔ)器信息來選擇SMC卡。圖8-5程序資源4.程序資源在TIA博途中可通過“交叉引用”快速查詢一個(gè)對(duì)象（如操作數(shù)或變量等）在用戶程序中不同的使用位置，并快速推斷上一級(jí)邏輯關(guān)系。1.交叉引用

（1）交叉引用的總覽

創(chuàng)建和更改程序時(shí)，保留已使用的操作數(shù)、變量和塊調(diào)用的總覽。在TIA博途軟件項(xiàng)目視圖的工具欄中，單擊“工具”→“交叉引用”，彈出交叉引用列表，如圖8-6所示。圖中顯示了傳感器SEN62（I7.7）在搬運(yùn)（FB6）、搬運(yùn)復(fù)位（FB9）及搬運(yùn)運(yùn)行1（FB17）中均被使用到。圖8-6交叉引用列表

（2）交叉引用的跳轉(zhuǎn)

從交叉引用可直接跳轉(zhuǎn)到操作數(shù)和變量的使用位置。雙擊如圖8-7所示的“使用點(diǎn)”列下面的“搬運(yùn)運(yùn)行1（FB17）NW2”，則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到I7.7的使用位置FB17的程序段2，如圖8-7所示。圖8-7交叉引用跳轉(zhuǎn)比較功能可用于比較項(xiàng)目中具有相同標(biāo)識(shí)的對(duì)象的差異，可分為離線/在線和離線/離線兩種比較方式。2.比較功能

（1）離線/在線比較

在TIA博途軟件項(xiàng)目視圖的工具欄中，單擊“在線”按鈕，切換到在線狀態(tài)，可以通過程序塊、PLC變量以及硬件等對(duì)象的圖標(biāo)，獲得在線與離線的比較情況，其含義如表8-1所示。表8-1在線程序塊圖標(biāo)說明

如果需要獲得更加詳細(xì)的在線和離線比較信息，先選擇整個(gè)項(xiàng)目的站點(diǎn)，然后在菜單命令中，單擊“工具”→“比較”→“離線/在線比較”進(jìn)行比較，比較編輯器界面如圖8-8所示。圖8-8離線/在線比較

通過工具欄中的按鈕，可以過濾比較對(duì)象、更改顯示視圖及對(duì)有差異的對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)比較和操作。如果程序塊在線和離線之間有差異，可以在操作區(qū)選擇需要執(zhí)行的動(dòng)作。執(zhí)行動(dòng)作與狀態(tài)有關(guān)，狀態(tài)與執(zhí)行動(dòng)作的關(guān)系如表8-2所示。表8-2狀態(tài)與執(zhí)行的動(dòng)作關(guān)系

當(dāng)程序塊有多個(gè)版本或者多人編輯、維護(hù)時(shí)，可使用詳細(xì)比較功能保證程序的正確執(zhí)行。具體操作方法：在比較編輯器中，選擇離線/在線內(nèi)容不同的程序塊,本例為FB6，單擊比較編輯器工具欄中的“開始詳情比較”按鈕，彈出如圖8-9所示的界面，程序差異處有顏色標(biāo)識(shí)。圖8-9程序塊的詳細(xì)比較

（2）離線/離線比較

離線/離線比較可以對(duì)軟件和硬件進(jìn)行比較。軟件比較時(shí)可以比較不同項(xiàng)目或者庫中的對(duì)象，而進(jìn)行硬件比較時(shí)，則可比較當(dāng)前打開項(xiàng)目和參考項(xiàng)目的設(shè)備。

當(dāng)離線/離線比較時(shí)，須將整個(gè)項(xiàng)目拖到比較器的兩邊，單擊“手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕”

可以選擇比較模式，如圖8-10所示。手動(dòng)模式可以比較相同類型的程序塊，而自動(dòng)比較模式將比較相同類型并且相同編號(hào)的程序塊。圖8-10程序塊的離線比較

在比較編輯器中，選中“Main（OB1）”，單擊工具欄中“詳細(xì)比較”按鈕

，彈出如圖8-11所示的界面，程序差異處有顏色標(biāo)識(shí)。圖8-11程序塊的離線詳細(xì)比較

PLC是運(yùn)行在工業(yè)環(huán)境中的控制器，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性比較高，出現(xiàn)故障的概率較低，但是出現(xiàn)故障也是難以避免的。

一般PLC的故障主要是由外部故障或內(nèi)部錯(cuò)誤造成。外部故障是由外部傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障等引發(fā)PLC產(chǎn)生故障，可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)，甚至燒壞PLC。而內(nèi)部錯(cuò)誤是PLC內(nèi)部的功能性錯(cuò)誤或編程錯(cuò)誤造成的，可以使系統(tǒng)停機(jī)。

SIMATICS7-1500系統(tǒng)支持多種方式對(duì)PLC進(jìn)行診斷，主要包括：通過模塊頂部或通道的LED指示燈、通過安裝了TIA博途軟件的PG/PC以及通過CPU自帶的顯示屏等方式。1.CPU模塊狀態(tài)指示燈

相較于SIMATICS7-300/400PLC，SIMATICS7-1500PLC的LED指示燈精簡(jiǎn)了不少，只保留了模塊頂部的三個(gè)LED指示燈，用于指示當(dāng)前模塊的工作狀態(tài)。

以S7-1516F-3PN/DPCPU模塊為例，如圖8-26所示，其模塊頂部的三個(gè)LED狀態(tài)指示燈的含義分別為:①號(hào)為RUN/STOP（運(yùn)行/停止）、②號(hào)為ERROR（錯(cuò)誤）、③號(hào)為MAINT（維護(hù)）圖8-26S7-1516F-3PN/DPCPU模塊指示燈（維護(hù)）指示燈含義見表8-3。表8-3LED指示燈的含義RUN/STOPLED指示燈ERRORLED指示燈MAINTLED指示燈含義滅滅滅CPU電源缺失或不足。滅紅燈閃爍滅發(fā)生錯(cuò)誤。綠燈亮滅滅CPU處于RUN模式。綠燈亮紅燈閃爍滅診斷事件未決。綠燈亮滅黃燈亮設(shè)備要求維護(hù)。必須在短時(shí)間內(nèi)檢查/更換受影響的硬件。激活強(qiáng)制作業(yè)PROFIenergy暫停綠燈亮滅黃燈閃爍設(shè)備需要維護(hù)。必須在短時(shí)間內(nèi)檢查/更換受影響的硬件。組態(tài)錯(cuò)誤黃燈亮滅黃燈閃爍固件更新已成功完成。黃燈亮滅滅CPU處于STOP模式。黃燈亮紅燈閃爍黃燈閃爍SIMATIC存儲(chǔ)卡中的程序出錯(cuò)。CPU故障黃燈閃爍滅滅CPU在STOP模式下執(zhí)行內(nèi)部活動(dòng)，如STOP之后啟動(dòng)。從SIMATIC存儲(chǔ)卡下載用戶程序黃燈/綠燈閃爍滅滅啟動(dòng)（從RUN轉(zhuǎn)為STOP）黃燈/綠燈閃爍紅燈閃爍黃燈閃爍啟動(dòng)（CPU正在啟動(dòng)）啟動(dòng)、插入模塊時(shí)測(cè)試LED指示燈。LED指示燈閃爍測(cè)試2.信號(hào)模塊指示燈

對(duì)于帶通道診斷的數(shù)字量輸入模塊

DI32x24VDCHF而言，其模塊頂部也有狀態(tài)指示燈，如圖8-27所示。同時(shí)模塊每個(gè)通道的LED指示燈是雙色的（綠色/紅色），以不同的顏色標(biāo)示該通道的不同工作狀態(tài)。綠色代表有信號(hào)輸入，紅色代表斷路或電源電壓L+過低或缺失。圖8-26S7-1516F-3PN/DPCPU模塊指示燈狀態(tài)指示燈具體含義見表8-4。表8-4狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈RUN和ERROR含義LED指示燈含義補(bǔ)救措施RUNERROR?滅?滅背板總線上電壓缺失或過低。接通CPU和/或系統(tǒng)電源模塊。檢查是否插入U(xiǎn)型連接器。檢查是否插入了過多的模塊。閃爍滅模塊啟動(dòng)并在設(shè)置有效參數(shù)分配之前持續(xù)閃爍。---亮滅模塊已組態(tài)。亮閃爍表示模塊錯(cuò)誤（至少一個(gè)通道上存在故障，如斷路）。判斷診斷數(shù)據(jù)并消除該錯(cuò)誤（如，斷路）。閃爍閃爍硬件故障。更換模塊。

當(dāng)PLC系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以通過安裝了TIA博途軟件的PG/PC進(jìn)行診斷。在線的情況下單擊項(xiàng)目樹下CPU的“在線和診斷”菜單，可查看“診斷”→“診斷緩沖區(qū)”和“診斷狀態(tài)”的消息。根據(jù)“診斷緩沖區(qū)”和“診斷狀態(tài)”的具體消息，判斷系統(tǒng)相應(yīng)故障，如圖8-28、8-29所示。圖8-28診斷緩沖區(qū)事件信息圖8-29診斷狀態(tài)信息圖8-30設(shè)備狀態(tài)信息

在項(xiàng)目視圖中，單擊“轉(zhuǎn)至在線”按鈕，使得TIA博途軟件與SIMATICS7-1500PLC處于在線狀態(tài)。單擊“設(shè)備視圖”選項(xiàng)卡，如圖8-30所示?？梢钥吹?號(hào)槽的模塊上有綠色的“√”，表明DI模塊正常。而3號(hào)槽上的模塊上顯示

診斷圖標(biāo)，表明此模塊的組態(tài)與實(shí)際組態(tài)之間存在差異。

雙擊故障診斷圖標(biāo)，打開模塊診斷狀態(tài)信息如圖8-31所示，可以看到故障信息為加載的組態(tài)和離線項(xiàng)目不完全相同，這與實(shí)際故障情況一致。圖8-31模塊診斷狀態(tài)信息

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SIMATICS7-1500CPU都帶一塊彩色的顯示屏，如圖8-32所示，通過該顯示屏可以查看PLC的診斷緩沖區(qū)，也可以查看模塊和分布式I/O模塊的當(dāng)前狀態(tài)及診斷消息。圖8-32S7-1516FCPU的顯示屏主界面1.SIMATICS7-1500CPU顯示屏簡(jiǎn)介顯示屏面板菜單功能含義如表8-5所示。表8-5顯示屏面板菜單含義

用顯示屏下方的方向按鈕，把光標(biāo)移到診斷菜單上，當(dāng)移到此菜單上時(shí)，此菜單圖標(biāo)明顯比其他菜單圖標(biāo)大，而且在下方顯示此菜單的名稱，表示光標(biāo)已經(jīng)移動(dòng)到診斷菜單上。單擊顯示屏下方的“OK”鍵，即可進(jìn)入診斷界面，如圖8-33所示。圖8-33診