S7-1200 Profinet 的诊断功能

S7-1200 CPU V2.1 版本开始支持分布式 IO 设备的诊断功能，可使用 DeviceStates 和 ModuleStates 指令对分布式 IO 设备的站状态和子模块进行诊断。

S7-1200 CPU V4.0 版本开始支持做为智能设备与其它控制器通信，可使用 ModuleStates 指令诊断智能设备的通信状态。

S7-1200 作为 IO 控制器进行分布式 IO 设备的通信诊断功能

本部分使用 CPU 1214C V4.4 和 ET200SP 的 PN 通信为例进行说明（DP通信同样适用）。

硬件：

  1. CPU 1214C DC/DC/DC，V4.4，一台
  2. ET200SP 分布式 IO 站，PN 接口，两套

软件：

  1. TIA Portal V16

1. 使用 TIA Portal 创建项目

使用 TIA Portal 创建一个新项目，正确配置，下载后，进入网络视图，所有站点状态正常。如图 1 所示。

图 1 网络视图

注意：分布式 IO 为 PN 子站时，可在“网络概览”中可以查看分布式 IO 的设备编号。

2. 使用 DeviceStates 指令对分布式 IO 子站进行诊断

2.1 创建全局数据块，用于存储状态数据

在全局数据块中创建数据类型为 Array of BOOL 数组，共计1024个元素，如图 2 所示。

『注意』对于DP主站系统，相关的诊断功能与PROFINET系统类似。只是需要使用DP系统兼容的变量，例如创建128个元素的 Array of BOOL 数组，用于存储DP站的状态，类似情况下文不再赘述。

图 2 创建全局数据块

2.2 编程

在 OB1 中调用 DeviceStates 指令，双击 LADDR 引脚，选择需要诊断的 IO 系统，如图 3 所示。

图 3 调用 DeviceStates 指令

本例中选择PN IO系统硬件标识符，并将 MODE 设置为2，STATE 填写上述定义的全局数据块数组。如图 4 所示。

图 4 填写相应的引脚

表 1 DeviceStates 指令引脚说明

参数 LADDR

使用 LADDR 参数通过硬件标识符选择 PROFINET IO 或 DP 主站系统。

硬件标识符位于：

  • PROFINET IO 或 DP 主站系统属性的网络视图中。
  • 或数据类型为 HW_IOSYSTEM 的所列系统常量的 PLC 变量表中。
参数 MODE
使用 MODE 参数可读取状态信息。 可读取整个 PROFINET IO 或 DP 主站系统的下列一条状态信息：
  • 1: IO 设备/DP 从站已组态
  • 2: IO 设备/DP 从站故障
  • 3: IO 设备/DP 从站已禁用
  • 4: IO 设备/DP 从站存在
  • 5: 出现问题的 IO 设备/DP 从站。
参数 STATE
通过 STATE 参数，输出由 MODE 参数选择的 IO 设备/DP 从站的状态。
如果使用 MODE 选择的状态适用于 IO 设备/DP 从站，则在 STATE 参数中将下列位设置为“1”：
  • 位 0 = 1： 组显示。 至少有一个 IO 设备/DP 从站的第 n 位设置为“1”。
  • 位 n = 1：通过 MODE 选择的状态将应用到 IO 设备/DP 从站。
    • 对于 PROFINET IO 系统，第 n 位对应于相应 IO 设备的设备编号（请参见设备视图和网络视图中的 PROFINET 接口属性）。
    • 对于 PROFINET DP 系统，第 n 位对应于 DP 从站的 PROFIBUS 地址（请参见设备视图和网络视图中的 DP 从站属性）。

使用“BOOL”或“Array of BOOL”作为数据类型：

  • 要仅输出状态信息的组显示位，可在 STATE 参数中使用 BOOL 数据类型。
  • 要输出所有 IO 设备/DP 从站的状态信息，请使用下列长度的 Array of BOOL：
    • 对于 PROFINET IO 系统：1024 位
    • 对于 DP 主站系统：128 位

2.3 测试

将程序下载到 PLC 中。

监控全局数据块 devicestate。如图 5 所示。

图 5 IO 系统正常

当 IO device_2 故障时（掉电或网线拔除导致丢站），state[2]=1。如图 6 所示。

图 6 IO device_2 故障

当 IO device_1 和 IO device_2 故障时（掉电或网线拔除导致丢站），state[1]=1 和 state[2]=1。如图 7 所示。

图 7 IO device_1 和 IO device_2 故障

3. 使用 ModuleStates 指令对分布式 IO 子模块进行诊断

3.1 创建全局数据块，用于存储状态数据

在全局数据块中创建数据类型为 Array of BOOL 数组，共计128个元素。 如图 8 所示。

图 8 创建全局数据块

3.2 编程

在 OB1 中调用 ModuleStates 指令，双击 LADDR 引脚，选择需要诊断的分布式 IO 站。如图 9 所示。

图 9 调用 ModuleStates 指令

本例中选择PN IO设备硬件标识符，并将 MODE 设置为2，STATE 填写上述定义的全局数据块数组。如图 10 所示。

图 10 填写相应的引脚

表 2 ModuleStates指令引脚说明

参数 LADDR

使用 LADDR 参数通过站硬件标识符选择 IO 设备或 DP 从站。
硬件标识符位于：

  • IO 设备站或 DP 从站属性的网络视图中。
  • 或数据类型为 HW_DEVICE（对于 IO 设备）或 HW_DPSLAVE（对于 DP 从站）的所列系统常量的 PLC 变量表中。
参数 MODE

使用 MODE 参数可读取状态信息。 可读取模块的下列一条状态信息：

  • 1: 模块已组态
  • 2: 模块故障
  • 3: 模块禁用
  • 4: 模块存在
  • 5: 模块中存在故障。
参数 STATE

STATE 参数输出使用 MODE 参数选择的模块状态。
如果使用 MODE 选择的状态适用于某个模块，那么下列位将设置为“1”：

  • 位 0 = 1： 组显示。 至少一个模块的第 n 位设置为“1”。
  • 位 n = 1：使用 MODE 选择的状态将应用到插槽 n-1（例如：位 3 对应插槽 2）中的模块。

使用“BOOL”或“Array of BOOL”作为数据类型：

  • 要仅输出状态信息的组显示位，可在 STATE 参数中使用 BOOL 数据类型。
  • 要输出所有模块的状态信息，请使用长度为 128 位的 Array of BOOL。

3.3 测试

将程序下载到 PLC 中。

监控全局数据块 modulestate。如图 11 所示。

图 11 分布式 IO 站所有子模块正常

当 IO device_1 站插槽编号1的子模块故障时（损坏或被拔除），state[2]=1。如图 12 所示。

图 12 插槽编号1子模块故障

S7-1200 做为智能设备进行与 IO 控制器的通信诊断功能

本部分使用 CPU 1215FC V4.4 （智能设备）和 CPU 1217C V4.5 （IO 控制器）PN 通信为例进行说明

硬件：

  1. CPU 1217C DC/DC/DC，V4.5，一台
  2. CPU 1215FC DC/DC/DC，V4.4，一台

软件：

  1. TIA Portal V17

1. 组态配置

1.1 组态概览

CPU 1215FC 做为智能设备，连接到 IO 控制器 CPU 1217C，如图 13 所示。

图 13 组态概览

1.2 智能设备配置

本示例中，CPU 1215FC 配置了两个传输区，如图 14 所示。

图 14 智能设备设置

2. 编写PLC程序，调用诊断块

2.1 指令位置

可以使用 ModuleStates 指令，确认智能设备的连接状态，功能块位于“扩展指令-诊断”中，如图 15 所示。

图 15 ModuleStates 指令位置

2.2 建立用于接收状态的 DB 变量

数据类型为 Bool 数组 (Array[0..127] of Bool) ，如图 16 所示：

图 16 用于接收状态的 DB 变量

2.3 调用 ModuleStates 指令

指令在OB1中调用，其中 LADDR 使用的系统常数，如图 17 所示。

图 17 硬件标识符

程序中，STATE 使用图 16 创建的数组，MODE 设置为 2，调用如图 18 所示。

图 18 调用指令

指令管脚说明参见表 2。

3. 诊断

当智能设备与 IO 控制器网络断开以后，如图 19 所示。

图 19 断开网络

从智能设备的接收状态 DB 中读取到状态位 0 以及状态位 2 均为"TRUE"，说明与 IO 控制器的通信中断，如图 20 所示。

图 20 读取到的状态