Романов В.П. Учебно-методическое пособие. Сопровождение, диагностика и техническое обслуживание автоматизированных систем управления технологическими процессами на основе программируемых логических контроллеров S7 фирмы Siemens

Подождите немного. Документ загружается.

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Рисунок 2 - Внешний вид диагностического буфера

Если выделить событие, в поле "Details on Event" будет показана дополнительная

информация:

• Идентификационный и порядковый номер события,

• Дополнительная информация, относящаяся к событию, например, адреса команд,

вызвавших событие,

• Тип и номер блока и т.д.

При нажатии кнопки Help on Event открывается помощь к

событию, выделенному в списке.

Рисунок 3 - Интерпретация сообщения об ошибке

При нажатии кнопки произойдет открытие блока, который привел к

ошибке.

Если при программировании блока выбран язык STL, курсор устанавливается

точно напротив инструкции, приведшей к ошибке. В LAD/FBD, показывается сегмент,

содержащий ошибку (см. рисунок 4).

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Рисунок 4 - Открытие блока, содержащего ошибку

Диагностика с использованием стеков I, В, L

Для того, чтобы получить дополнительную информацию о месте ошибки, можно

прочитать содержание стеков (I - стек, В - стек, L - стек). Это позволяет, например,

определить какие величины хранились в аккумуляторах перед тем, как CPU перешел в

Stop.

B-Stack

Блоки часто вызываются по нескольку раз в пользовательской программе. Это

означает, что информация в диагностическом буфере о номере блока и инструкции,

вызвавшим ошибку, не показывают при каком вызове произошла ошибка. Когда

параметрируемый блок вызывается несколько раз, важна информация, при каком вызове

блока было прервано выполнение программы. Это может быть важным, т.к. причина

ошибки может быть в неверном задании параметров вызываемого блока.

Вывод информации о стеках возможен в следующих случаях перехода CPU в

режим STOP:

• вследствие программной ошибки,

• вследствие команды STOP,

• при достижении точки останова.

Стек блоков (В - стек) - графическое представление последовательности вызовов,

то есть в нем отображается последовательность и вложенность блоков, вызываемых до

точки прерывания (ошибки).

Информация, необходимая для диагностики, доступна из всех инструментальных

средств через команду: PLC > Module Information > закладка : "Stack" (рисунок 5)

Стек блоков содержит все прерывания, вызванные ОВ прерываний и ОВ ошибок,

также как и открытые DB. Выполнение программы было прервано в блоке, показанном

внизу списка.

Чтобы открыть блок online, Вы выбираете блок в списке В - стека и, затем,

нажимаете на кнопку "Open Block". Далее, Вы можете отредактировать этот блок. Курсор

располагается слева от ошибочной инструкции.

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Рисунок 5 - Открытие В - стека (B-Stak)

I-Stack

I -стек (interrupt stack - стек прерывания) всегда относится к одному классу

приоритета. Прежде чем вызвать информацию об I -стеке, выберите интересующий

организационный блок в В –стеке и нажмите кнопку I Stak

Рисунок 6 - Открытие окна I - стека (I Stek)

Регистры I -стек показывает содержимое регистров CPU в момент прерывания:

 Аккумуляторы (Можно выбрать формат числа, в котором должно отображаться

содержимое аккумуляторов, используя поле "Display Format)

 Адресные регистры (можно выбрать формат числа, в котором должно

отображаться содержимое адресных регистров, используя поле "Display Format".)

 Слово состояния (отображаются биты слова состояния (status word). Их значения

выводится с указанием аббревиатур)

 Точка прерывания поле Point of Interruption (точка прерывания) содержит

следующую (Point of Interruption) информацию:

o Блок, при выполнении которого произошло прерывание, с возможностью

непосредственного открытия блока нажатием кнопки "Open Block* (курсор

при этом непосредственно указывает на инструкцию, содержащую оши бку).

o Класс приоритета того ОВ, уровень программного выполнения которого был

прерван.

o Открытые блоки данных с указанием их номеров и размера.

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

L-Stack

Текущие значения временных переменных блоков, незаконченных в момент

прерывания (ошибки), содержатся в L - стеке.

Прежде чем вызвать информацию об I -стеке, выберите интересующий

организационный блок в В –стеке и нажмите кнопку I Stak

Рисунок 7 - Содержимое L - стека (L Stek)

В окне L - стека показываются локальные данные, относящиеся к блоку,

выбранному в В - стеке. Блоки, незаконченные в момент перехода CPU в STOP,

перечислены в стеке блоков (В - стек).

На рисунке , временная переменная #variable1 определена как INT в блоке FC 10.

Соответственно, она занимает два байта в L - стеке.

В таблице деклараций блока FC 10, относительный начальный адрес переменной в

L-стеке показывается в колонке "Address".

Переменная #variable1 занимает байты 0 и 1 L-стека и имеет значение 0078Hex.

Переменная #variable2 занимает байты 2 и 3 L-стека и имеет значение 0007Hex

Отображение диагностики оборудования (Hardware Diagnostics)

Среди сигнальных модулей есть модули с возможностью диагностики. В таких

модулях идентифицируются ошибки внутренние или внешние, например, обрыв

проводов, что индицируется в модуле светодиодом "SF".

В случаи ошибки модуль инициирует диагностическое прерывание OB82 в CPU.

Чтобы узнать, какие модули имеют встроенную систему диагностики, необходимо

обратиться к каталогу ST 70 или к описаниям модулей. Для активации системы

диагностики модуля следует установить флажок параметров “Diagnostic Interrupt“

(диагностическое прерывание), назначить параметры и определить, какие каналы должны

контролироваться.

Затем отметить поля контроля ошибок, которые должны проверяться, например,

обрыв провода.

На рисунке для примера показан аналоговый модуль 335 со встроенной системой

диагностики.

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Рисунок 8 - Назначение параметров модуля, поддерживающего диагностику

Если в CPU отсутствует OB82, то при ошибке в модуле CPU переходит в

прерывание состояние СТОП. Исходная информация для OB82 содержит

дополнительную информацию о причине ошибки, которая может оцениваться в

программе.

Функция Hardware Diagnostics дает быстрый обзор состояния PLC. Эта функция

открывает online-станцию, доступную в сети, и позволяет получить информацию о

состоянии или рабочем режиме модулей.

Информация отображается в виде диагностических символов, которые отображают

состояние модулей или рабочий режим CPU. Если выполнить двойной щелчок на

неисправном модуле, отображается дополнительная информация.

Запуск функции: опция меню: PLC -> Diagnose Hardware в SIMATIC Manager или

утилиты из утилиты HW Config, открывая станцию в интерактивном режиме с

помощью кнопки на панели инструментов.

В представленном примере (рисунок 9) при включении диагностики в окне

утилиты отображаются все модули (даже те, что в стойках расширения или в

распределенной периферии). Если CPU находится в режиме СТОП или если есть сбой в

модуле, это индицируется символами красного цвета.

Выполнив двойной щелчок на CPU или на неисправном модуле, можно получить

дополнительную диагностическую информацию (см. правый экран на рисунке 9). В этом

примере - сбой питания в аналоговом модуле.

Рисунок 9 - Отображение результатов диагностики оборудования утилитой HW Config

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Наблюдение и модифицирование переменных

Превосходным ресурсом для диагностики оборудования (поиск аппаратных,

программно-аппаратных неисправностей) и отладки программ пользователя является

наблюдение и модифицирование переменных с помощью таблиц переменных VAT.

C помощью таблицы переменных могут быть отображены сигнальные состояния

или значения переменных простых типов данных. Если есть доступ к пользовательской

программе, также можно модифицировать переменные, то есть изменить сигнальное

состояние или присвоить новые значения.

Внимание: вы должны быть уверены в том, что в результате модифицирования

переменных не возникнет опасных состояний.

Основная последовательность действий при наблюдении и изменении

переменных с помощью таблицы переменных

Для использования функций Monitor [Наблюдение] и Modify [Изменение]

Необходимо выполнить следующие действия:

1. Создайте новую или откройте существующую таблицу переменных.

2. Отредактируйте или проверьте содержимое таблицы переменных.

3. Установите связь online между текущей таблицей переменных и нужным CPU с

помощью команды меню PLC > Connect То [ПЛК > Соединить с].

4. С помощью команды меню Variable > Trigger [Переменная > Запустить],

выберите подходящую точку запуска и установите частоту запуска.

5. Команды меню Variable > Monitor [Переменная > Наблюдать] и Variable >

Modify [Переменная > Изменить] включают и выключают функции наблюдения

и изменения переменных.

6. Сохраните завершенную таблицу переменных с помощью команды меню Table >

Save [Таблица > Сохранить] или Table > Save As [Таблица > Сохранить как...],

так что вы сможете вызвать ее снова в любое время.

Создание таблицы переменных

Для наблюдения и изменения переменных необходимо создать таблицу

переменных VAT, содержащую переменные и ассоциированные форматы данных. Можно

сгенерировать до 255 таблиц переменных (от VAT 1 до VAT 255) и присвоить им имена в

таблице символов. Максимальный размер таблицы переменных составляет 1024 строки

длиной до 255 знаков (рисунок 10).

Рисунок 10 - внешний вид таблицы переменных

Можно сгенерировать VAT автономно, выбрав Blocks {Блоки} пользовательской

программы и команду меню Insert —> S7 Block —> Variable Table (Вставка —> Блок S7

—> Таблица переменных), также можно сгенерировать VAT без имени в онлайновом

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

режиме путем выбора S7 Program (S7-программа) и команды меню PLC —> Moni-

tor/Modify Variables (PLC —> Наблюдение/модифицирование переменных).

Переменные можно определить либо по абсолютным, либо по символическим

адресам и выбрать тип данных (формат отображения), с использованием которого

переменная будет отображена и модифицирована (по команде меню View —> Display

Format - Вид —> Отобразить формат или щелкнув правой кнопкой мыши прямо на

«Display Format» или «Формате отображения»).

Условия триггера (пуска)

Находясь в таблице переменных, выберите Variable —> Trigger (Переменная —>

Триггер), чтобы установить триггерную точку и условия триггера отдельно для наблюде -

ния и модифицирования. Триггерная точка - это точка, в которой CPU считывает значения

из системной памяти или записывает значения в системную память. Вы должны

определить, как будут осуществлены чтение и запись - один раз или периодически.

Если наблюдение и модифицирование имеют одинаковые условия триггера, то на-

блюдение выполняется перед модифицированием. Если вы для изменения выбираете

триггерную точку «Start of circle» («Начало цикла»), переменные модифицируются после

обновления входного образа процесса и перед вызовом ОВ 1. Если для наблюдения вы

выбираете триггерную точку «End of circle» («Конец цикла»), значения статуса

отображаются после завершения ОВ 1 и перед выводом выходного образа процесса.

Наблюдение переменных

Активируйте функцию наблюдения командой меню Variable —> Monitor

(Переменная —> Наблюдение). Переменные в VAT обновляются в соответствии с

заданными условиями триггера. Постоянное наблюдение позволяет отслеживать

изменения значений на экране. Значения отображаются в формате данных, установленном

вами в столбце «Display format» («Формат отображения»). Клавиша ESC завершает посто-

янную функцию наблюдения.

Variable —> Update Monitor Values (Переменная —> Обновить наблюдаемые

значения) обновляет отслеживаемые значения один раз и немедленно, несмотря на

установленные условия триггера.

Контроль и изменение переменных

Процедура для изменения значений переменных состоит в следующем:

1. Щелкните в колонке "Modify Value" в строке для переменной, которую Вы

желаете изменить.

2. Введите значение в корректном для выбранного типа данных виде.

3. Чтобы активировать изменение переменной однократно, выберите меню

Variable -> Activate Modify Values или нажмите кнопку (или, вместо этого, выполните

шаг 4).

4. Чтобы активировать изменение переменной каждый цикл, выберите меню

Variable -> Modify или нажмите кнопку .

5. Используйте тестовую функцию "Monitor", чтобы проверить, введено или нет

новое значение для переменной.

Принудительная установка переменных (функция Force)

С помощью функции Force можно установить предопределенные переменные

пользовательской программы. В ПЛК S7-400 можно принудительно изменять входы,

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

выходы, меркеры и периферию, а ПЛК S7-300 – только входы и выходы.

Пользовательская программа не сможет изменить эти значения («принудительная

установка»). Принудительная установка допустима в любом режиме работы CPU и

исполняется немедленно.

Внимание: вы должны быть уверены в том, что в результате принудительной ус-

тановки переменных не возникнет опасных состояний.

Стартовой точкой для принудительной установки является таблица переменных

(VAT). Создайте VAT, введите адреса для принудительной установки значений и ус-

тановите соединение с CPU. Выбрав Variable —> Display Force Values (Переменные —>

Отобразить принудительные значения), можно открыть окно, содержащее прину-

дительные значения.

Если в CPU принудительные значения уже активизированы, то они выделены в

окне принудительных установок значений жирным шрифтом. Теперь вы можете перемес -

тить некоторые или все адреса из таблицы переменных в окно принудительных установок

или добавить новые адреса. Сохранение содержимого окна принудительных установок в

VAT осуществляется по команде меню Table —> Save As (Таблица —> Сохранить как).

Принудительные значения допустимы для следующих областей адресов:

• Входы I (образ процесса) (S7-300 и S7-400)

• Выходы Q (образ процесса) (S7-300 и S7-400)

• Периферийные входы PI (только S7-400)

• Периферийные выходы PQ (S7-300 и S7-400)

• Память меркеров М(только S7-400)

Задание принудительной установки начинается с Variable —> Force (Переменная

—» Присвоить принудительное значение). CPU принимает принудительные значения и

изменений принудительно установленных адресов больше не допускает.

Пока активна функция принудительной установки, выполняется следующее:

 Все обращения для чтения к принудительно заданным адресам через пользова -

тельскую программу (например, загрузка) и через системную программу (на -

пример, обновление образа процесса) всегда выдают принудительно установ ленное

значение.

 В S7-400 все обращения для записи к принудительно заданным адресам через

пользовательскую программу (например, передача) и через системную программу

(например, через SFC - последовательные функциональные схемы) остаются

безрезультатными. В S7-300 пользовательская программа может переписать ус-

тановленные принудительно значения.

Принудительная установка в S7-300 аналогична циклическому модифицированию:

 после обновления образа входов процесса CPU переписывает входы принудитель-

ными значениями; перед выводом образа выходов процесса CPU переписывает вы-

ходы принудительными значениями.

Примечание: принудительная установка не завершается закрытием окна

принудительных значений или таблицы переменных или прерыванием соединения с CPU!

Удалить задание принудительной установки можно только с помощью Variable —>

Delete Force (Переменная —> Снять принудительную установку).

Изменение выходов в состоянии «Stop»

В режиме STOP обычно модули выходов деактивированы; с помощью функции

разблокировки периферийных выходов можете заблокировать их и, таким образом,

изменять модули выходов, даже если CPU находится в состоянии STOP.

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

Модифицирование осуществляется посредством таблицы переменных с помощью

функции "Enable Peripheral Outputs".

Функция "Enable Peripheral Outputs" может быть использована, только когда CPU

находится в состоянии STOP.

Возможное применение функции "Enable Peripheral Outputs": тест монтажных

соединений выхода в режиме STOP и без программы пользователя или даже если CPU

перешёл в состояние STOP из-за появления ошибки.

Внимание: вы должны быть уверены в том, что в результате модифицирования

переменных не возникнет опасных состояний.

Необходимо выполните следующее, чтобы разрешить работу выходов периферии:

(см. рисунок)

1. Откройте или отредактируйте таблицу переменных (VAT), которая

содержит периферию, которую хотели бы проверить или изменить. (задайте

периферийные выходы побайтно, пословно или в формате двойного слова; нельзя

изменить отдельные биты выходов!)

2. Выберите пункт меню PLC -> Connect to для установки соединения с

требуемым CPU.

3. Переключите CPU в режим STOP.

4. Введите необходимые значения периферии в столбце "Modify Value".

5. Для того, чтобы назначить новые значения, введите их и затем

выберите Variable -> Activate Modify Values

Примечание: Периферия остаётся активной до тех пор, пока Вы не отключите этот

режим или не нажмете клавишу ESC.

Рисунок 11 - Изменение выходов в состоянии «Stop»

Статус программы LAD/FBD

С помощью функции Program status (Состояние программы) программный

редактор предоставляет дополнительный метод тестирования программы пользователя.

Редактор покажет поток двоичного сигнала и цифровых значений в сети (network).

Основная последовательность действий для наблюдения статуса программы

Настоятельно рекомендуется не вызывать для отладки всю программу, а вызывать

по одному блоки и отлаживать их индивидуально. Начинать следует с блоков на

последнем уровне вложения иерархии вызовов, например, путем вызова их из ОВ1 и

создания среды тестирования для блока с помощью функции наблюден ия и изменения

переменных.

 Откройте блок online;

 Определите способ отображения статуса программы;

 Определите среду вызова (не обязательно);

Романов В. П. Диагностика и техническое обслуживание АСУ ТП на основе ПЛК S7 фирмы Siemens

 Выберите режим выполнения тестирования;

 Включите/выключите тестирование;

Для тестирования в статусе программы, для установки контрольных точек и для

исполнения программы в пошаговом режиме должен быть установлен режим

тестирования. Эти функции тестирования невозможны в режиме обработки (process

operation).

Для тестирования программного блока Вы используете функцию Debug ->Monitor или

кнопку инструментального меню.

Запуск данной функции означает перевести блок в режим статуса.

Теперь в окне блока (см. рисунок12) можно увидеть поток двоичного сигнала и

следить за его изменением. Параметры отображения в программном редакторе (к

примеру, цвет) настраиваются на вкладке «LAD/FBD» после вызова Options —> Customize

(Опции —> Настроить). Деактивировать функцию состояния программы можно, вновь

нажав Debug —> Monitor (Отладка —> Наблюдение).

Рисунок 12 - Внешний вид блока в режиме статуса в разных режимах представления программы

Вы можете установить условия триггера, выбрав команду Debug —> Call Environment

(Отладка —> Параметры вызова). Данная установка потребуется, если отлаживаемый

блок вызывается в программе более одного раза. Можно инициировать запись состояния

либо путем определения порядка вызовов, либо поставив ее в зависимость от открытого

блока данных (рисунок 13).

Опции функции "Modify Trigger Point" определяют момент времени, в который

установленные значения будут записаны в соответствующие переменные.

Установки "Monitor Trigger Frequency" определяют, должны ли переменные

читаться однократно (только по запросу, когда точка достигнута) или в каждом цикле.

Установки "Modify Trigger Frequency" определяют, должны ли новые значения

передаваться в соответствующие переменные однократно или в каждом цикле.

Если блок вызывается только один раз, отметьте «No condition» («Без условий»).

Рисунок 13 - Окно установок триггера условий