維修西門(mén)子移動(dòng)面板
SIEMENS西門(mén)子上海西萬(wàn)自動(dòng)化科技有限公司
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維修西門(mén)子移動(dòng)面板解密維修西門(mén)子移動(dòng)面板
上海西萬(wàn)自動(dòng)化科技有限公司 評(píng)著“以人為本、科技先導(dǎo)、顧客滿(mǎn)意、持續(xù)改進(jìn)”的工作方針，致力于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工程配套和系統(tǒng)集成，擁有豐富的自動(dòng)化產(chǎn)品的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及雄厚的技術(shù)力量，尤其以 PLC復(fù)雜控制系統(tǒng)、傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用、伺服控制系統(tǒng)、數(shù)控備品備件、人機(jī)界面及網(wǎng)絡(luò)/軟件應(yīng)用為公司的技術(shù)特長(zhǎng)，幾年來(lái)， 在與德國(guó) SIEMENS公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)部門(mén)的*緊密合作過(guò)程中，建立了良好的相互協(xié)作關(guān)系，在可編程控制器、交直流傳動(dòng)裝置方面的業(yè)務(wù)逐年成倍增長(zhǎng)，為廣大用戶(hù)提供了SIEMENS的 技術(shù)及自動(dòng)控制的*解決方案
1 簡(jiǎn)介
軟件冗余是低成本的冗余解決方案，適用于對(duì)切換時(shí)間要求不是很高的場(chǎng)合，主備切換
時(shí)間為秒級(jí)的控制系統(tǒng)。軟冗余系統(tǒng)為兩個(gè)站，一個(gè)為主站，一個(gè)為備用站；主備站的數(shù)據(jù)通訊鏈路為標(biāo)準(zhǔn)西門(mén)子通訊協(xié)議 (MPI/Profibus/Ethernet)；冗余范圍內(nèi)的I/O模板需通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)連接到ET200M從站上；西門(mén)子的軟件冗余 可以在S7-300或S7-400的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，只需調(diào)用軟冗余軟件包中的程序塊。
西門(mén)子的多功能面板支持和軟冗余CPU通訊，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，并且當(dāng)某個(gè)CPU
連接中斷，面板可以自動(dòng)切換連接到另一個(gè)CPU；如果兩個(gè)CPU主備切換，面板可以切換到主CPU。
圖1
本文描述的是用WinCC flexible組態(tài)的多功能面板通過(guò)腳本的方式實(shí)現(xiàn)切換連接的方
法；本文只描述面板和CPU的集成PN口之間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊，面板和CPU之間通過(guò)其他通訊方式（如MPI/Profibus）連接也可以參考本文。
本文所使用的硬件和軟件如下：
(A) S7-300 soft redundancy
CPU 315-2PN/DP (6ES7315-2EH13-0AB0, Firmware V2.5)
CPU 317F-2PN/DP (6ES7317-2FK14-0AB0, Firmware V3.2)
CP342-5 (6GK7342-5DA02-0XE0, Firmware V5.0)
IM153-2 (6ES7153-2BA02-0XB0)
(B) Panel
MP377 12”Touch (6AV6 644-0AA01-2AX0)
(C) Software
WinCC flexible 2008 SP3
Step7 V5.5 SP2+HF1
此方法只適用于支持三個(gè)以上連接，支持腳本及ChangeConnection函數(shù)的面板，如
TP/OP270、TP/OP277、MP270、MP277、MP370、MP377等。
本文不介紹軟件冗余的原理及組態(tài)方法，詳細(xì)可以參考：
《SIEMENS PLC系統(tǒng)軟件冗余的說(shuō)明與實(shí)現(xiàn)》
下載中心文檔編號(hào)：A0039
78604454
2 組態(tài)Multi Panel和S7-300軟冗余系統(tǒng)的通訊
2.1 CPU組態(tài)
A站：315-2PN/DP+IM153-2
B站：317F-2PN/DP+IM153-2
AB站之間通過(guò)CP342-5建立連接，實(shí)現(xiàn)冗余數(shù)據(jù)同步。
2.1.1 Step7中的硬件組態(tài)
A站：在Step7中組態(tài)315-2PN/DP，在DP總線上添加IM153-2，如圖2所示。
圖2
在CPU的屬性中選擇Clock Memory，設(shè)置Memory byte為MB0，如圖3所示。
圖3
B站：在Step7中組態(tài)317F-2PN/DP，在DP總線上添加IM153-2，如圖4所示。
圖4
在CPU的屬性中選擇Clock Memory，設(shè)置Memory byte為MB0，如圖5所示。
圖5
2.1.2 Step7中的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
A站和B站之間通過(guò)CP342-5建立FDL連接，此連接為AB站之間的數(shù)據(jù)鏈路通道，打開(kāi)Netpro界面，新建一個(gè)FDL連接，如圖6所示。
圖6
2.1.3 Step7中的CPU編程
說(shuō)明：本文描述的編程只涉及實(shí)現(xiàn)軟冗余功能的部分，其他功能的實(shí)現(xiàn)不予介紹。
A站：OB100中調(diào)用FC100，實(shí)現(xiàn)初始化，如圖7所示。
圖7
OB35中調(diào)用FB101，必須在執(zhí)行冗余用戶(hù)程序的前/后分別調(diào)用FB101，如圖8所示，而FB101內(nèi)部調(diào)用了FB104、FC5、FC6，必須裝載這三個(gè)塊。
圖8
OB86中調(diào)用FC102，當(dāng)DP總線有故障時(shí)CPU可以實(shí)現(xiàn)主備切換，如圖9所示。
圖9
B站：OB100中調(diào)用FC100，實(shí)現(xiàn)初始化，如圖10所示。
圖10
OB35和OB86中的編程和A站相同。
組態(tài)好的項(xiàng)目分別下載到CPUA和CPUB中，做好硬件接線。
2.2 在WinCC flexible中組態(tài)Multi Panel
在Step7中插入一個(gè)Simatic HMI station，選擇設(shè)備類(lèi)型為MP377 12” Touch，如圖
11所示。
（說(shuō)明：本文描述的是在Step7中集成組態(tài)MP377的項(xiàng)目，這不是必須的，也可以分開(kāi)
組態(tài)，即單獨(dú)組態(tài)CPU和MP377。）
圖11
2.2.1 組態(tài)連接
在項(xiàng)目中組態(tài)三個(gè)連接，分別對(duì)應(yīng)A站、B站和實(shí)際連接。
Conn_A對(duì)應(yīng)A站，CPU的參數(shù)是A站的參數(shù)，如圖12所示。
圖12
Conn_B對(duì)應(yīng)B站，CPU的參數(shù)是B站的參數(shù)，如圖13所示。
圖13
建立Conn_real用于創(chuàng)建過(guò)程變量，通信驅(qū)動(dòng)程序選擇“SIMATIC S7 300/400”，PLC
的地址參數(shù)默認(rèn)設(shè)置為192.168.0.2，擴(kuò)展插槽是2，機(jī)架號(hào)是0。切換連接的腳本會(huì)根據(jù)切換條件給conn_real分配不同的參數(shù)。
2.2.2 組態(tài)變量
在Conn_A下建立變量，如圖14所示。其中trigger_PLCA的地址是M0.4，采集模式是
“循環(huán)連續(xù)”，采集周期是500ms。
圖14
在Conn_B下建立變量，如圖15所示。其中trigger_PLCB的地址是M0.4，采集模式是
“循環(huán)連續(xù)”，采集周期是500ms。
圖15
項(xiàng)目中的其他變量如圖16所示，test1~test5是測(cè)試變量，用于測(cè)試conn_real的連接狀
態(tài)。
圖16
2.2.3 切換連接的腳本邏輯解釋
在變量trigger_PLCA的“事件—更改數(shù)值”中添加腳本connection_PLCA，實(shí)現(xiàn)切換連
接到conn_A，如圖17。腳本邏輯參見(jiàn)下文。
圖17
在變量trigger_PLCB的“事件—更改數(shù)值”中添加腳本connection_PLCB，實(shí)現(xiàn)切換連
接到conn_B，如圖18。腳本邏輯參見(jiàn)下文。
圖18
在項(xiàng)目樹(shù)下面的“設(shè)備設(shè)置—調(diào)度器”中建立一個(gè)作業(yè)，每分鐘執(zhí)行一次，在函數(shù)列表
中添加腳本connection_lost，用于檢測(cè)是否和兩個(gè)CPU的連接都中斷，如果都中斷，提示“connection lost”，如圖19所示。
圖19
本文附件中包含三個(gè)腳本文件。在項(xiàng)目樹(shù)的“腳本”下添加腳本“connection_PLCA”,
將附件中的connection_PLCA.txt文件內(nèi)容拷貝到connection_PLCA中，注意ChangeConnection的參數(shù)必須和conn_A的參數(shù)*，如圖20所示。
圖20
繼續(xù)添加腳本“connection_PLCB”，將附件中的connection_PLCB.txt文件內(nèi)容拷貝
到connection_PLCB中，注意ChangeConnection的參數(shù)必須和conn_B的參數(shù)*，如圖21所示。
圖21
繼續(xù)添加腳本“connection_lost”，將附件中的connection_lost.txt文件內(nèi)容拷貝到
connection_lost中，如圖22所示。
圖22
以connection_PLCA為例解釋腳本邏輯。
(1) 觸發(fā)變量trigger_PLCA的地址M0.4，每0.8秒0/1變化一次，如果面板和CPU連接正常，能一直檢測(cè)到變量數(shù)值變化，即能觸發(fā)connection_PLCA動(dòng)作；
(2) 初始化。給”connected_to”變量賦值"Conn_A, 192.168.0.2"；
(3) 給A站的連接狀態(tài)值"conn_state_PLCA"復(fù)位為1，表明連接正常；
(4) 判斷B的連接狀態(tài)值"conn_state_PLCB"，如小于10則加1，如果檢測(cè)到B站斷開(kāi)，則B的連接狀態(tài)值會(huì)加到11；
(5) 切換連接。給出切換條件：
(A) 如果B的連接狀態(tài)值>=11，說(shuō)明B站斷開(kāi)；
(B) 如果B的連接狀態(tài)值<=5，即連接正常，但同時(shí)讀A站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCB，如果A狀態(tài)字=5同時(shí)B狀態(tài)字=10，說(shuō)明A為主B為備；
(C) 如果B的連接狀態(tài)值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCA=0h25（十進(jìn)制37），B站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCB=9，說(shuō)明A運(yùn)行而B(niǎo)停機(jī)。
以上三個(gè)條件只要滿(mǎn)足一個(gè)，就可以切換連接到CPUA，因此三個(gè)條件做“或”運(yùn)算。
CPU狀態(tài)與狀態(tài)字變量SwitchPLCA（DB5.DBB9）和SwitchPLCB（DB5.DBB9）的對(duì)
應(yīng)關(guān)系請(qǐng)參考表1。
| 操作 | CPUA狀態(tài) | CPUB狀態(tài) | CPUA狀態(tài)字 SwitchPLCA | CPUB狀態(tài)字 SwitchPLCB | 連接到 |
| 上電 | 主、Run | 備、Run | 0000 0101 (0x05) | 0000 1010 (0x0A) | Conn_A |
| A停機(jī) | 備、stop | 主、run | 0000 0101 (0x05) | 0010 1001 (0x29) | Conn_B |
| A啟動(dòng) | 備、run | 主、run | 0000 0110 (0x06) | 0000 1001 (0x09) | Conn_B |
| B停機(jī) | 主、run | 備、stop | 0010 0101 (0x25) | 0000 1001 (0x09) | Conn_A |
| B啟動(dòng) | 主、run | 備、run | 0000 0101 (0x05) | 0000 1010 (0x0A) | Conn_A |
| B從站斷開(kāi) | 主、run | 備、run | 0000 0101 (0x05) | 0000 1010 (0x0A) | Conn_A |
| B從站恢復(fù) | 主、run | 備、run | 0000 0101 (0x05) | 0000 1010 (0x0A) | Conn_A |
| A從站斷開(kāi) | 備、run | 主、run | 0000 0110 (0x06) | 0000 1001 (0x09) | Conn_B |
| A從站恢復(fù) | 備、run | 主、run | 0000 0110 (0x06) | 0000 1001 (0x09) | Conn_B |
表1
連接狀態(tài)變量conn_state_PLCA/B的值和連接的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2。
| 變量conn_state_PLCA/B的值 | 連接狀態(tài) |
| 0 | 初始化 |
| 1~5 | 連接正常 |
| 6~10 | 連接中斷 |
| 11~20 | 故障 |
| 100 | 無(wú)效 |
表2
(6) 如果檢測(cè)到無(wú)連接的狀態(tài)，則切換到A站。
腳本connection_PLCB的邏輯和connection_PLCA基本相同，只是在第⑤步的切換條
件上不同，具體如下。
(A) 如果A的連接狀態(tài)值>=11，說(shuō)明A站斷開(kāi)；
(B) 如果A的連接狀態(tài)值<=5，即連接正常，但同時(shí)讀A站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCB，如果A狀態(tài)字=6同時(shí)B狀態(tài)字=9，說(shuō)明B為主A為備；
(C) 如果A的連接狀態(tài)值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCA=5，B站的軟冗余狀態(tài)字SwitchPLCB=0h29（十進(jìn)制41），說(shuō)明B運(yùn)行而A停機(jī)。
以上三個(gè)條件只要滿(mǎn)足一個(gè)，即切換連接到CPUB。
腳本connection_lost的邏輯如下。
(1)每分鐘讀一次兩個(gè)連接的狀態(tài)變量，如果連接正常，將連接變量conn_state_PLCA/B設(shè)為5；
(2)如果讀到連接狀態(tài)變量的值大于等于5，則設(shè)為100，表明連接無(wú)效；
(3)如果兩個(gè)連接的狀態(tài)變量值均為100，說(shuō)明兩個(gè)連接都無(wú)效，顯示“connection lost”。
2.2.4組態(tài)畫(huà)面
組態(tài)一個(gè)畫(huà)面，如圖23所示。其中current connection后面的IO域連接的是
“connected_to”變量，顯示當(dāng)前conn_real連接的是哪個(gè)CPU；plc A/B connection status后面的IO域連接的是“conn_state_PLCA/B”變量，顯示兩個(gè)CPU的連接狀態(tài)變量；trigger_PLCA/B后面的IO 域連接的是“trigger_PLCA/B”變量；test1~test5后面的IO域連接的是“test1~test5”變量，是測(cè)試變量； Status of PLC A/B后面的IO域連接的是“StatusOfPLCA/B(DB5.DBW8)”變量，用于顯示兩個(gè)CPU的狀態(tài)信息。
圖23
2.3 項(xiàng)目下載測(cè)試
組態(tài)后的項(xiàng)目編譯下載到MP377中，在MP377和兩個(gè)CPU之間連好網(wǎng)線，做如下調(diào)
試。
(1)上電初始化，A為主站、run，B為備站、run，變量trigger_PLCA/B都在0/1變化，
MP377默認(rèn)和A站連接，如圖24所示。
圖24
(2) 手動(dòng)停止CPUA，A站為stop狀態(tài)，B站為主、run。Conn_A無(wú)效，變量
trigger_PLCA無(wú)效，連接變量conn_state_PLCA為100，連接conn_real切換到CPUB，如圖25所示。
圖25
(3) 再次啟動(dòng)A站，A為備、run，B為主、run。Conn_A恢復(fù)，trigger_PLCA/B都在
0/1變化，conn_real保持和CPUB連接，如圖26所示。
圖26
(4) 拔掉B和屏之間的網(wǎng)線，conn_B斷開(kāi)，trigger_PLCB無(wú)值，conn_real切換到和
CPUA連接，如圖27所示。
圖27
(5) 再拔掉A和屏之間的網(wǎng)線，兩個(gè)連接都無(wú)效，因此屏上顯示“connection lost”，
conn_real連接中斷，如圖28所示。
圖28
(6) 連上A站和B站與屏之間的網(wǎng)線，conn_A和conn_B均恢復(fù)，trigger_PLCA/B都在
0/1變化，conn_real和CPUB連接，因?yàn)锽為主、Run，A為備、Run，如圖29所示。
圖29
西門(mén)子PLC保養(yǎng)
一、 保養(yǎng)規(guī)程、設(shè)備定期測(cè)試、調(diào)整規(guī)定
（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的地方及時(shí)重新堅(jiān)固連接；
（2） 對(duì)柜中給主機(jī)供電的電源每月重新測(cè)量工作電壓；
二、 設(shè)備定期清掃的規(guī)定
（1） 每六個(gè)月或季度對(duì)PLC進(jìn)行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機(jī)架、CPU主板及輸入/輸出
板依次拆下，進(jìn)行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復(fù)后送電并啟動(dòng)PLC主機(jī)。認(rèn)真清掃
PLC箱內(nèi)衛(wèi)生；
（2） 每三個(gè)月更換電源機(jī)架下方過(guò)濾網(wǎng)；
三、 檢修前準(zhǔn)備、檢修規(guī)程
（1） 檢修前準(zhǔn)備好工具；
（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護(hù)裝置及認(rèn)真作防靜電準(zhǔn)備工作；
（3） 檢修前與調(diào)度和操作工好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；
四、 設(shè)備拆裝順序及方法
（1） 停機(jī)檢修，必須兩個(gè)人以上監(jiān)護(hù)操作；
（2） 把CPU前面板上的方式選擇開(kāi)關(guān)從“運(yùn)行”轉(zhuǎn)到“?！蔽恢?；
（3） 關(guān)閉PLC供電的總電源，然后關(guān)閉其它給模坂供電的電源；
（4） 把與電源架相連的電源線記清線號(hào)及連接位置后拆下，然后拆下電源機(jī)架與機(jī)柜相連的螺
絲，電源機(jī)架就可拆下；
（5） CPU主板及I/0板可在旋轉(zhuǎn)模板下方的螺絲后拆下；
（6） 安裝時(shí)以相反順序進(jìn)行；
五、 檢修工藝及技術(shù)要求
（1） 測(cè)量電壓時(shí)，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的*表測(cè)量
（2） 電源機(jī)架，CPU主板都只能在主電源切斷時(shí)取下；
（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開(kāi)PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；
（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮?xí)r取下模塊PAM
內(nèi)容將丟失；
（5） 輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時(shí)I/0板也可在可編程控制器運(yùn)行
時(shí)取下，但CPU板上的QVZ（超時(shí)）燈亮；
（6） 撥插模板時(shí)，要格外小心，輕拿輕放，并運(yùn)離產(chǎn)生靜電的物品；
（7） 更換元件不得帶電操作；
（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位
