西门子Profibus-DP通讯诊断功能块的研究和应用

  赵剑波

 （山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部，山东  莱芜  271104）

摘要：研究了在Profibus-DP总线中西门子公司提供的几种PLC从站自诊断功能块的不同之处，并结合实际案例讲解了自诊断功能块的应用。

 关键词：Profibus-DP；通讯诊断；SFC51；功能块中图分类号：TP273

0  引言

 随着西门子自动化系统中Profibus-DP总线的广泛应用，使得提高网络总线的自我诊断能力以及快速获取各网络从站的状态及详细的故障信息等问题就显得相当重要，为此，西门子公司提供了一些自动诊断的功能块，如FB125、FC125、FB126和SFC51等。每个功能块都有各自的优缺点。用户可以在PLC中通过编程调用这几个功能块来实现Profibus-DP总线上各从站的自诊断功能，如检测各从站的在线状态等。本文重点研究这几种常见功能块的特点，并举例讲解这些功能块的应用。

1  几种不同功能块的对比

 在DP时代，用FB125或FC125诊断DP网络故障是很方便的，也是诊断评估远程组态时常见的方式之一。FB125或FC125通过中断驱动来诊断总线中有故障的站点，在编程中可以分别调用OB1、OB82和OB86来实现。

1.1FB125功能块

 FB125功能块不仅可以诊断概要信息，还可以诊断总线节点上的错误和故障的详细信息。其中，详细的故障信息包括从站的状态、地址；从站的错误类型、错误编号、模块的插槽号、状态、模板的通道号、错误代码、类型、错误信息、S7诊断的错误信息以及SFC13功能块诊断出的原始诊断数据等。FB125将检测到的结果保存到指定的背景数据块中，每16个字节表示一种从站状态，分别可以显示128个站的状态，通过背景数据块中的诊断数据对DP网络进行分析。FB125背景数据块中各字节代表的意义如表1所示。

 虽然FB125功能强大，但应用FB125功能块也有些不灵活的地方：①FB125背景数据块占用存储空间较大，大约需要1 000多字节的存储空间；②需要查阅大量资料来确定FB125诊断数据反应出的问题，所以还需要很多后续的工作量；③需要查阅英文的帮助资料；④只有带“通道诊断”的模块才能被诊断，普通的数字量输入／输出模块都不带“通道诊断”，所以故障信息难以被细化。

 FB125适用于一些对运行稳定性及现场需要严格掌控的场合，如果对其进行二次程序开发，如轮巡各从站、记录各从站的运行状态等，会更加方便工作人员对系统运行实时掌握。

1.2FC125功能块

 在实际的应用当中，如果不考虑对故障的详细诊断，也可以应用比FB125“低”一级的FB125简化版本，即用FC125来诊断和显示有故障的从站，这也是很方便的。FC125功能块不能显示详细的故障信息，它只简述诊断的概要信息，如哪些总线节点上发生故障或者错误的信息等。FB125和FC125功能块程序结构如图1和图2所示。

1.3  FB126功能块

 FB126是FB125的升级版，不仅可以用它诊断DP网络的故障还可以诊断PN网络的故障，此外还可以诊断比Profibus-DP高一级的Profinet网络。但是FB126的使用并不是很灵活，体现在HMI必须使用西门子的WinCC或WinCC Flexible而且编程固定，且西门子提供的HMI项目实例默认的语言为德语，需要翻译成英语，这对FB126的应用是个较大的障碍。

1.4SFC51功能块

 对Profibus-DP从站的状态读取还有一种较灵活的方式，就是采用SFC51功能块。SFC51可以读取CPU的指示灯状态等硬件信息以及存储卡信息、Pro-fibus-DP从站状态等。由图1和图2的程序结构可以分析出FB125和FC125程序是通过调用SFC51程序对从站的状态进行读取的，SFC51属于更底层的功能块，采用SFC51功能块读取DP从站状态，不仅编程简单灵活，而且可以诊断除了DP网络之外的Profinet网络状态，还可以灵活地应用在与PLC连接的任意HMI上。如果对具体的诊断信息没有特殊要求，采用SFC51也是一个比较好的选择。

2 DP诊断功能块的应用

 某冷轧厂可逆式单机架为了显示DP网络的运行状态，采用SFC51功能块解决了各从站状态的实时监控问题。具体实现步骤如下：

 (1)建立一个数据块DB1005，用来存储读取出来的从站状态信息,如图3所示。

 (2)在OB1的临时变量区创建变量名为ssl一header、类型为Struct的结构变量，并定义其两个word类型的成员变量，分别为size和number。

 (3)在OB1中调用SFC51，设置好以下各个参数：

SFC51各参数的具体意义如表2所示。

 当M10.1为1时，读取从站信息并存储在DB1005. DBB4～DB1005. DBB20这16个字节中，通过分析16个字节长度的DP从站信息即可得知哪些从站故障。从DB1005. DBB4开始，每个“位”对应一个bit，例如3号站对应的“位”是DB1005. DBX4.2，如果该从站存在，此“位”为1，否则此“位”为0。

(4)最后将结果显示到HMI画面中，如图4所示。

3  结束语

 通过对这几个功能块的对比研究，发现各功能块各有优缺点。FB125功能强大，能够诊断出Profibus-DP网络中详细的故障信息，适用于一些对运行稳定性及现场需要严格掌控的场合，如果对其进行二次程序开发，效果会更好；FB125的简化版FC125可以提供诊断概要，但无法显示详细故障，对于一般性场合也比较合适；FB126可以诊断更高一级网络如Profinet的故障信息，但编程不灵活，且帮助文档多为德语，这一弊端成为实际应用中的障碍；更底层的SFC51，编程灵活，不仅可以诊断Profibus-DP网络的状态，还可以诊断Profinet网络，还可以读取CPU的信息，但它无法显示更多的详细故障信息，如果对具体的诊断信息没有特殊要求，采用SFC51也是一个比较合适的选择。在实际应用当中，可以根据各功能块的优缺点进行相应的选择，避免不必要的麻烦。