維修西門子移動面板解密維修西門子移動面板
上海西萬自動化科技有限公司 評著“以人為本、科技先導、顧客滿意、持續改進"的工作方針，致力于工業自動化控制領域的產品開發、工程配套和系統集成，擁有豐富的自動化產品的應用和實踐經驗以及雄厚的技術力量，尤其以 PLC復雜控制系統、傳動技術應用、伺服控制系統、數控備品備件、人機界面及網絡/軟件應用為公司的技術特長，幾年來， 在與德國 SIEMENS公司自動化與驅動部門的*緊密合作過程中，建立了良好的相互協作關系，在可編程控制器、交直流傳動裝置方面的業務逐年成倍增長，為廣大用戶提供了SIEMENS的 技術及自動控制的*解決方案
1 簡介
軟件冗余是低成本的冗余解決方案，適用于對切換時間要求不是很高的場合，主備切換
時間為秒級的控制系統。軟冗余系統為兩個站，一個為主站，一個為備用站；主備站的數據通訊鏈路為標準西門子通訊協議 (MPI/Profibus/Ethernet)；冗余范圍內的I/O模板需通過Profibus-DP網絡連接到ET200M從站上；西門子的軟件冗余 可以在S7-300或S7-400的標準系統中實現，只需調用軟冗余軟件包中的程序塊。
西門子的多功能面板支持和軟冗余CPU通訊，系統架構如圖1所示，并且當某個CPU
連接中斷，面板可以自動切換連接到另一個CPU；如果兩個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組態的多功能面板通過腳本的方式實現切換連接的方
法；本文只描述面板和CPU的集成PN口之間通過工業以太網通訊，面板和CPU之間通過其他通訊方式（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以上連接，支持腳本及ChangeConnection函數的面板，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方法，詳細可以參考：
《SIEMENS PLC系統軟件冗余的說明與實現》
下載中心文檔編號：A0039
78604454
2 組態Multi Panel和S7-300軟冗余系統的通訊
2.1 CPU組態
A站：315-2PN/DP+IM153-2
B站：317F-2PN/DP+IM153-2
AB站之間通過CP342-5建立連接，實現冗余數據同步。
2.1.1 Step7中的硬件組態
A站：在Step7中組態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，設置Memory byte為MB0，如圖3所示。
圖3
B站：在Step7中組態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，設置Memory byte為MB0，如圖5所示。
圖5
2.1.2 Step7中的網絡組態
A站和B站之間通過CP342-5建立FDL連接，此連接為AB站之間的數據鏈路通道，打開Netpro界面，新建一個FDL連接，如圖6所示。
圖6
2.1.3 Step7中的CPU編程
說明：本文描述的編程只涉及實現軟冗余功能的部分，其他功能的實現不予介紹。
A站：OB100中調用FC100，實現初始化，如圖7所示。
圖7
OB35中調用FB101，必須在執行冗余用戶程序的前/后分別調用FB101，如圖8所示，而FB101內部調用了FB104、FC5、FC6，必須裝載這三個塊。
圖8
OB86中調用FC102，當DP總線有故障時CPU可以實現主備切換，如圖9所示。
圖9
B站：OB100中調用FC100，實現初始化，如圖10所示。
圖10
OB35和OB86中的編程和A站相同。
組態好的項目分別下載到CPUA和CPUB中，做好硬件接線。
2.2 在WinCC flexible中組態Multi Panel
在Step7中插入一個Simatic HMI station，選擇設備類型為MP377 12" Touch，如圖
11所示。
（說明：本文描述的是在Step7中集成組態MP377的項目，這不是必須的，也可以分開
組態，即單獨組態CPU和MP377。）
圖11
2.2.1 組態連接
在項目中組態三個連接，分別對應A站、B站和實際連接。
Conn_A對應A站，CPU的參數是A站的參數，如圖12所示。
圖12
Conn_B對應B站，CPU的參數是B站的參數，如圖13所示。
圖13
建立Conn_real用于創建過程變量，通信驅動程序選擇“SIMATIC S7 300/400"，PLC
的地址參數默認設置為192.168.0.2，擴展插槽是2，機架號是0。切換連接的腳本會根據切換條件給conn_real分配不同的參數。
2.2.2 組態變量
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
“循環連續"，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
“循環連續"，采集周期是500ms。
圖15
項目中的其他變量如圖16所示，test1~test5是測試變量，用于測試conn_real的連接狀
態。
圖16
2.2.3 切換連接的腳本邏輯解釋
在變量trigger_PLCA的“事件—更改數值"中添加腳本connection_PLCA，實現切換連
接到conn_A，如圖17。腳本邏輯參見下文。
圖17
在變量trigger_PLCB的“事件—更改數值"中添加腳本connection_PLCB，實現切換連
接到conn_B，如圖18。腳本邏輯參見下文。
圖18
在項目樹下面的“設備設置—調度器"中建立一個作業，每分鐘執行一次，在函數列表
中添加腳本connection_lost，用于檢測是否和兩個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腳本文件。在項目樹的“腳本"下添加腳本“connection_PLCA",
將附件中的connection_PLCA.txt文件內容拷貝到connection_PLCA中，注意ChangeConnection的參數必須和conn_A的參數*，如圖20所示。
圖20
繼續添加腳本“connection_PLCB"，將附件中的connection_PLCB.txt文件內容拷貝
到connection_PLCB中，注意ChangeConnection的參數必須和conn_B的參數*，如圖21所示。
圖21
繼續添加腳本“connection_lost"，將附件中的connection_lost.txt文件內容拷貝到
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，能一直檢測到變量數值變化，即能觸發connection_PLCA動作；
(2) 初始化。給"connected_to"變量賦值"Conn_A, 192.168.0.2"；
(3) 給A站的連接狀態值"conn_state_PLCA"復位為1，表明連接正常；
(4) 判斷B的連接狀態值"conn_state_PLCB"，如小于10則加1，如果檢測到B站斷開，則B的連接狀態值會加到11；
(5) 切換連接。給出切換條件：
(A) 如果B的連接狀態值>=11，說明B站斷開；
(B) 如果B的連接狀態值<=5，即連接正常，但同時讀A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB，如果A狀態字=5同時B狀態字=10，說明A為主B為備；
(C) 如果B的連接狀態值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA=0h25（十進制37），B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB=9，說明A運行而B停機。
以上三個條件只要滿足一個，就可以切換連接到CPUA，因此三個條件做“或"運算。
CPU狀態與狀態字變量SwitchPLCA（DB5.DBB9）和SwitchPLCB（DB5.DBB9）的對
應關系請參考表1。
| 操作 | CPUA狀態 | CPUB狀態 | CPUA狀態字
SwitchPLCA | CPUB狀態字
SwitchPLCB | 連接到 |
| 上電 | 主、Run | 備、Run | 0000 0101
(0x05) | 0000 1010
(0x0A) | Conn_A |
| A停機 | 備、stop | 主、run | 0000 0101
(0x05) | 0010 1001
(0x29) | Conn_B |
| A啟動 | 備、run | 主、run | 0000 0110
(0x06) | 0000 1001
(0x09) | Conn_B |
| B停機 | 主、run | 備、stop | 0010 0101
(0x25) | 0000 1001
(0x09) | Conn_A |
| B啟動 | 主、run | 備、run | 0000 0101
(0x05) | 0000 1010
(0x0A) | Conn_A |
| B從站斷開 | 主、run | 備、run | 0000 0101
(0x05) | 0000 1010
(0x0A) | Conn_A |
| B從站恢復 | 主、run | 備、run | 0000 0101
(0x05) | 0000 1010
(0x0A) | Conn_A |
| A從站斷開 | 備、run | 主、run | 0000 0110
(0x06) | 0000 1001
(0x09) | Conn_B |
| A從站恢復 | 備、run | 主、run | 0000 0110
(0x06) | 0000 1001
(0x09) | Conn_B |
表1
連接狀態變量conn_state_PLCA/B的值和連接的對應關系如表2。
| 變量conn_state_PLCA/B的值 | 連接狀態 |
| 0 | 初始化 |
| 1~5 | 連接正常 |
| 6~10 | 連接中斷 |
| 11~20 | 故障 |
| 100 | 無效 |
表2
(6) 如果檢測到無連接的狀態，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的連接狀態值>=11，說明A站斷開；
(B) 如果A的連接狀態值<=5，即連接正常，但同時讀A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB，如果A狀態字=6同時B狀態字=9，說明B為主A為備；
(C) 如果A的連接狀態值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA=5，B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB=0h29（十進制41），說明B運行而A停機。
以上三個條件只要滿足一個，即切換連接到CPUB。
腳本connection_lost的邏輯如下。
(1)每分鐘讀一次兩個連接的狀態變量，如果連接正常，將連接變量conn_state_PLCA/B設為5；
(2)如果讀到連接狀態變量的值大于等于5，則設為100，表明連接無效；
(3)如果兩個連接的狀態變量值均為100，說明兩個連接都無效，顯示“connection lost"。
2.2.4組態畫面
組態一個畫面，如圖23所示。其中current connection后面的IO域連接的是
“connected_to"變量，顯示當前conn_real連接的是哪個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CPU的連接狀態變量；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CPU的狀態信息。
圖23
2.3 項目下載測試
組態后的項目編譯下載到MP377中，在MP377和兩個CPU之間連好網線，做如下調
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默認和A站連接，如圖24所示。
圖24
(2) 手動停止CPUA，A站為stop狀態，B站為主、run。Conn_A無效，變量
trigger_PLCA無效，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A站，A為備、run，B為主、run。Conn_A恢復，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和屏之間的網線，conn_B斷開，trigger_PLCB無值，conn_real切換到和
CPUA連接，如圖27所示。
圖27
(5) 再拔掉A和屏之間的網線，兩個連接都無效，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站與屏之間的網線，conn_A和conn_B均恢復，trigger_PLCA/B都在
0/1變化，conn_real和CPUB連接，因為B為主、Run，A為備、Run，如圖29所示。
圖29
西門子PLC保養
一、 保養規程、設備定期測試、調整規定
（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發現松動的地方及時重新堅固連接；
（2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；
二、 設備定期清掃的規定
（1） 每六個月或季度對PLC進行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入/輸出
板依次拆下，進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復后送電并啟動PLC主機。認真清掃
PLC箱內衛生；
（2） 每三個月更換電源機架下方過濾網；
三、 檢修前準備、檢修規程
（1） 檢修前準備好工具；
（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護裝置及認真作防靜電準備工作；
（3） 檢修前與調度和操作工好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；
四、 設備拆裝順序及方法
（1） 停機檢修，必須兩個人以上監護操作；
（2） 把CPU前面板上的方式選擇開關從“運行"轉到“停"位置；
（3） 關閉PLC供電的總電源，然后關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及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺
絲，電源機架就可拆下；
（5） CPU主板及I/0板可在旋轉模板下方的螺絲后拆下；
（6） 安裝時以相反順序進行；
五、 檢修工藝及技術要求
（1） 測量電壓時，要用數字電壓表或精度為1%的*表測量
（2） 電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；
（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數據不混亂；
（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮時取下模塊PAM
內容將丟失；
（5） 輸入/輸出板取下前也應先關掉總電源，但如果生產需要時I/0板也可在可編程控制器運行
時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；
（6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產生靜電的物品；
（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
