使用SFC51/SFB52/SFB54诊断PROFINET IO使用入门

1 解决方案 1.1 项目介绍 图 1 PROFINET IO网络拓扑，用于SFC51/SFB52/SFB54的诊断。其中CPU319-3PN/DP用做IO控制器，SCALANCE X交换机和ET200S, ET200Eco作为IO设备进行连接。 ......

1 解决方案

1.1 项目介绍
图 1 PROFINET IO网络拓扑，用于SFC51/SFB52/SFB54的诊断。其中CPU319-3PN/DP用做IO控制器，SCALANCE X交换机和ET200S, ET200Eco作为IO设备进行连接。

图 1 PROFINET IO网络拓扑

本例中使用到的主要硬件和软件如下：

1.2 硬件组态
按照1.1中的硬件在Step7中进行组态。然后分配设备名，下载组态数据到CPU319中，具体设置设备名以及完成PROFINET通讯，请参考网站下载中心《S7-300 PROFINET IO 通讯快速入门》72325620

图 2 Step7的硬件组态

其中，“Ethernet(1):PROFINET-IO-System(100)”总线的100表示PROFINET总线的序号。IO设备例如SCALACNE X和ET200上从1到5，表示PROFINET IO的设备号。

2 SFC51诊断

2.1 介绍
系统状态列表(SSL)用于描述可编程逻辑控制器的当前状态。SSL的内容只能通过系统功能进行读取，而不能修改。换言之，部分列表是虚拟列表，只是在有特殊请求时由CPU的操作系统所创建。
SFC 51 “RDSYSST” 系统功能用于读取 “系统状态列表” (简写为SSL)，部分列表或 CPU 的 SSL 列表摘录。对于 PROFINET IO，这些 SSL包含了 I/O 模块，PROFINET IO 主站系统或实际控制器的状态信息。当选择所用的、特别是在一个中断或启动 OB 中使用的 SSL ID 时，必须注意的是 SFC 仅能同步执行。如果执行 SFC 之后，Busy 位激活表明几个循环执行一次 SFC，数据还没有完全读出，因此数据是无效的。接收到的系统状态列表数据记录包括了诊断 PROFINET IO 设备上的信息概览。
PN通信部分列表是虚拟列表，只是在有请求时由CPU的操作系统所创建。虚拟列表来自 CPU 内部的PN IO控制器的缓冲区，缓冲区由控制器的启动和ALARM信息进行维护和刷新。
可以使用在PROFINET IO诊断的SSL_ID:

通过SFC51只能获取站或模块的状态信息，例如，丢站，或者该模块有错误，并不能获取模板的故障的详细信息，例如哪一个模板的通道发生断线，短路等。

2.2 编程
这里使用SFC51来读取每一个站点的实际状态，判断该站是否发生丢站故障。在PLC中添加并下载空的OB86，防止测试丢站时，发生CPU停机现象。当然也可以使用OB86来读取每一个IO设备的实际状态，但需要更多的编写程序，关于使用OB86来获取IO站点的状态信息，请参考网站下载中心《使用OB8x诊断SIMATIC PLC(PN) 》87668286

在OB1中加入SFC51，关于参数设置，点击“F1”参考SFC51在线帮助。程序示例如下：

CALL "RDSYSST"REQ :=M0.0SZL_ID :=MW2INDEX :=MW4RET_VAL :=MW6BUSY :=M0.1SZL_HEADER:=DB1.SSL_HEADERDR :=DB1.RECORD

按照上表在变量表中设置SSL_ID=0294 (MW2)和INDEX=16#64 (MW4)，其中16进制64的十进制为100，表示PROFINET总线的序号，请参考图 2 Step7的硬件组态。添加要查看的变量，并使能M0.0为1。其中读取到的数据记录个数为1 (DB1.DBW2)，该数据记录的长度为258bytes (DB1.DBW0)。DB1.DBW4表示PROFINET总线的序号，这里为100 (64H) 。对于DB1.DBB6为2#0011_1111，其中bit0表示组信息，如果为1，表示至少有一个IO设备与IO控制器进行通讯，如果为0，表示IO站点全部丢失。Bit1~Bit5表示设备号1~5的IO设备的状态，1表示IO设备存在，0表示IO设备丢站。至于其它Bit和高字节中的Bit依次类推，表示对应IO设备的状态。

图 3 根据变量表查看设备状态

根据这些位Bit1~5，可以很方便的在WinCC/WinCC Flexible中或任何第三方与PLC通讯的HMI上进行显示，方便用快速发现和维护现场故障。

3 SFB52诊断

3.1 介绍
SIMATIC S7 诊断数据记录提供了附加的详细信息的诊断性能。系统功能块SFB 52 “RDREC” 用于读取这些数据记录。
调用时，系统功能块对要诊断的站ID进行寻址，并以 INDEX 参数标明要读出的数据记录。这可能是中央机架或分布式组件(PROFIBUS DP或PROFINET IO)中的一个模块。如果没有诊断信息，则系统功能块执行后没有输出。由于 SFB 52 “RDREC” 是一个异步执行的 SFB，即执行过程横跨几个 SFB调用，因此该块只能在循环操作中使用。不能在诊断 OB 或定时中断 OB 中使用。除了出错的精确位置外，SFB 52 诊断数据记录还包含发生错误的类型信息。为了进一步分析，可对该信息进行评估。
在MLEN中指定要读取的最多字节数。目标区域RECORD的选定长度至少应等于
MLEN字节的长度。输出参数VALID如为TRUE，则表明已将数据记录成功传送到目标区域RECORD中。此时，输出参数LEN包含所取得的数据的长度(以字节计)。输出参数ERROR用以指示是否发生数据记录传送错误。如果发生错误，则输出参数STATUS包含错误信息。
该功能块属于状态驱动类型，可以在OB1或者其它循环OB块中调用，用于读取诊断记录或者组态记录等数据记录。
PROFINET IO 设备模型说明了模块化和紧凑型现场设备的结构。 它根据 PROFIBUS DP 的基本特性构建。子模块和 API 的定义已添加至设备模型，以增加 IO 设备的灵活性。
一个 PROFINET IO 设备包括一个或多个“逻辑设备”， 这些设备依次包含一个或多个 API（应用程序进程标识符），至少包含 API 0。
设备的特性通过IO设备的基于XML的GSD(General Station Description)文件来描述。可以通过PROFINET XML Viewer来读取GSDXML文件。
涉及到分级的概念，AP，API，SLOT，SUBSLOT。每个寻址级别都有一组可用的诊断记录和组态记录。 通过记录编号的首字母来区别各记录组的诊断级别，如下图 4 诊断级别。关于PROFINET IO设备模型和诊断的数据记录结构请参考 19289930

图 4 诊断级别

3.2 编程
这里使用SFB52来读取ET200S IM151-3PN FOC站点输出模块的状态，例如断线等，参考图 5 ET200S FOC的硬件组态列表。在PLC中添加并下载空的OB82，防止测试断线故障时，发生CPU停机现象。当然也可以使用OB82来读取IO设备的模块状态信息，但需要更多的编写程序，关于使用OB82来获取IO站点的模块的状态信息，请参考网站下载中心《使用OB8x诊断SIMATIC PLC(PN) 》87668286

图 5 ET200S FOC的硬件组态列表

双击该站的2DO DC24V/0.5AHF模板，设置使能通道0相关的诊断“断线”，参考图 6 ET200S 2DO模块的参数设置。

图 6 ET200S 2DO模块的参数设置

在OB1中加入SFB52，关于参数设置，点击“F1”参考SFB52在线帮助。程序示例如下：

CALL "RDREC" , DB52REQ :=M0.2ID :=MD8INDEX :=MW12MLEN :=MW14VALID :=M0.3BUSY :=M0.4ERROR :=M0.5STATUS:=MD18LEN :=MW22RECORD:=DB2.DB_RECORD

按照需要上表在变量表中设置ID=16#00008002 (MD8)和INDEX=16#800A (MW12)，其中8002表示该输出模板的逻辑地址，请参考图 4 ET200S FOC的硬件组态列表。添加要查看的变量，并使能Q2.0为1，此时激活断线故障，DO模板、ET200S FOC接口模板以及CPU的SF灯亮。设置MLEN (MW14) 的数据长度为100，需要大于或等于实际读取到的数据记录的长度，否则无法读到相关的诊断的信息。然后使能M0.2为1，读取到的数据记录如下图 7 诊断数据记录。其中最后一个字DB2.DBW24为16#0006，表示在该站的2 (DB2.DBW10) 号槽，1 (DB2.DB12) 号子槽的通道0 (DB2.DBW20) 发生“断路”故障，参考图 8 ChannelErrorType编码。更多详细的通道故障类型信息，请参考 19289930
也可以更高一级的诊断级别，例如AR级，设置ID=16#00001FDF (MD8) 接口模板的诊断地址和INDEX=16#E00A (MW12) 也可以读取到相同的诊断数据记录，不过由于该级别最高，那么可以获得该站的各个模板和各个通道的详细诊断信息。
根据故障类型的编码，可以很方便的在WinCC/WinCC Flexible中或任何第三方与PLC通讯的HMI上设置诊断信息并进行显示，方便用快速发现和维护现场故障。
需要注意在Step7中调用SFB52时，不要一直触发REQ，也就是说REQ不要一直为1，最好在需要的时候调用该功能块，因为一味的触发会占用PLC更多的资源和占用更多的带宽。

图 7 诊断数据记录

图 8 ChannelErrorType编码

4 SFB54诊断

4.1 介绍
SFB "RALRM" 从外围设备模块(集中结构)或从DP从站或PROFINET IO设备组件
接收中断及其所有相应信息。然后将此信息提供给输出参数。
带有附加详细输出参数中的信息包含被调用OB的启动信息以及中断源的信息。由于要检查外围设备中断，故只能在由CPU操作系统启动的中断OB中调用SFB 54。中断 OB 外的 SFB 54“RALARM” 调用是不推荐的，因为此时不能获取诊断状态的重要信息。

在TINFO和AINFO数据缓存中，AINFO中的USI=16#8000 (WORD 26) 时快速获得诊断的一些重要信息如下：
TINFO 的 WORD 20 站号.
AINFO 的 WORD 4 中断类型
WORD 12 插槽号（SLOT）
WORD 28 通道号（CHANNEL）
WORD 32 出错类型

4.2 编程
这里使用SFB54来捕获ET200S IM151-3PN FOC站点输出模块的中断状态，例如断线等，参考图 5 ET200S FOC的硬件组态列表。在OB82中添加SFB54，用于捕获断线故障。当然也可以使用OB82来读取IO设备的模块状态信息，但需要更多的编写程序，关于使用OB82来获取IO站点的模块的状态信息，请参考网站下载中心《使用OB8x诊断SIMATIC PLC(PN) 》87668286

双击该站的2DO DC24V/0.5AHF模板，设置使能通道0相关的诊断“断线”，参考图 6 ET200S 2DO模块的参数设置。

在OB82中加入SFB54，关于参数设置，点击“F1”参考SFB54在线帮助。程序示例如下：

L #OB82_MDL_ADDRT MD 30CALL "RALRM" , DB54MODE :=1F_ID :=MD30MLEN :=1000NEW :=M1.0STATUS:=MD36ID :=MD40LEN :=MW44TINFO :="TINFO".TINFOAINFO :="AINFO".AINFO

在变量表中添加TINFO和AINFO的数据记录。其中TINFO的WORD20为8005，表示PROFINET总线序号为100的系统中站号5发生故障。根据图 9 AINFO变量表，可知AINFO中的DB4.DBW32为16#0006，表示在该站的2 (DB4.DBW12) 号槽，1 (DB4.DB14) 号子槽的通道0 (DB2.DBW28) 发生“断路”故障，参考图 8 ChannelErrorType编码。更多详细的通道故障类型信息，请参考 19289930

图 9 AINFO变量表

根据故障类型的编码，可以很方便的在WinCC/WinCC Flexible中或任何第三方与PLC通讯的HMI上设置诊断信息并进行显示，方便用快速发现和维护现场故障。

关键词
PROFINET IO, 诊断, 系统功能块, SFC51/SFB52/SFB54

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