西门子MM440变频器90千瓦

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S7-200 SMART 硬件诊断

硬件诊断是判断设备故障的重要途径。当CPU不能正常工作时，除了检查CPU内部的逻辑外还需要判断该故障是否由于CPU硬件故障造成的。CPU提供了多个途径来诊断CPU硬件的状态。

诊断方法介绍

通过模块指示灯、CPU信息、读取S7-200 SMART CPU特殊寄存器（SM）的数值这三种方式来诊断S7-200 SMART PLC的硬件故障，这三种方式可以一起使用。

1. 模块指示灯

S7-200 SMART CPU有一个ERROR状态指示灯，EM扩展模块有一个DIAG状态指示灯，SB电池信号板上有一个Alarm指示灯。这些指示灯都具有故障报警功能。如下图1. 模块指示灯所示。

图1. 模块指示灯

注意： 
硬件模块上的指示灯仅仅提示用户：CPU、EM模块、SB信号板是否有故障，而不是直接告诉用户模块的故障是什么，因为能导致模块指示灯提示故障的原因不止一个。想要知道故障的详细信息需要查看CPU的信息和特殊寄存器（SM）的数值。

2. S7-200 SMART CPU信息

S7-200 SMART CPU具有一定的自诊断功能，通过查看CPU信息的方式能快速有效地得到CPU的状态信息。查看方法：在STEP 7-Micro/WIN SMART软件菜单功能区选择“PLC”选项，在PLC选项中的“信息”部分选择“PLC”，如下图2. PLC信息的查找方法所示。在CPU信息中，除了能够得到CPU的硬件信息、运行状态，还可以得到当前程序的扫描周期等其它有用信息。

图2. PLC信息的查找方法

图3. PLC信息

注意： 
CPU的信息是实际CPU的内部信息，因此需要通过STEP 7-Micro/WIN SMART软件在线连接到CPU上才可以得到该信息。

从CPU的错误信息窗口中可以得到CPU致命错误、非致命错误、当前IO错误的信息提示。还包括CPU的产品序列以及固件版本。图4. 所示。

图4.CPU错误信息

从CPU的时间日志窗口里可以得到CPU的事件列表。其列表是根据时间先后顺序记录CPU事件的。用户可以查看列表的内容判断CPU的状态。 图5. 所示。

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图5. CPU事件日志

从“扫描速率”页面可以得到CPU程序实际运行的扫描周期的时间。 图6. 所示。

图6. CPU扫描速率

3. 读取S7-200 SMART CPU特殊寄存器SM的数值

S7-200 SMART CPU内部有特殊寄存器SM，用户可以借以查看或是更改CPU的系统参数。其中有一些SM区域用来表示CPU硬件状态，包括CPU订货号、序列号、硬件版本、CPU故障信息，以及EM扩展模块和SB信号板的订货号、序列号、硬件版本、故障信息等。通过在线监控相应SM的数值可以得到信息参数来诊断硬件故障。 
根据《S7-200 SMART系统手册》章节D“特殊存储器（SM）和系统符号名称”中关于特殊寄存器的描述，可以得到相应故障的解释和说明。表1. 特殊寄存器诊断地址列出了S7-200 SMART CPU、EM扩展模块、SB信号板的SM诊断地址。

表1. 特殊寄存器诊断地址

组态保持范围

单击“系统块”(System Block)对话框的“保持范围”(Retentive Ranges) 节点组态在循环上电后保留下来的存储器范围。

图1.组态数据保存范围设置窗口

选择要在上电循环期间保持的存储区。 为 V 、M、T 或 C 存储器输入新值。 
您可将下列存储区中的地址范围定义为保持： V 、M、T 和 C 。对于定时器，只能保持保持性定时器 (TONR) ，而对于定时器和计数器，只能保持当前值（每次上电时都将定时器和计数器位清零）。 
默认情况下，CPU 中并未定义保持区域，但可组态保持范围以保持较多 10 KB 的存储器 空间。

CPU 断电后的数据保持

CPU 在断电和上电时对保持性存储器执行以下操作： 
● 断电时： CPU 将*的保持性存储器范围保存到*存储器。 
● 上电时： CPU 先将 V 、M、C 和 T 存储器清零，将所有初始值都从数据块复制到 V 存储器，然后将保存的保持值从*存储器复制到 RAM 。

 所有类型的 CPU，只要是在系统块里设置了数据保持的数据，断电后数据都会*保存（不依靠于**级电容），但*保存的存储区的范围较大为10K。对于未设置为数据保持的存储在RAM 中的数据，一旦掉电其数据就会丢失。**级电容可以用于保持实时时钟，一般上电24小时后通常保持7天。

表1.S7-200 SMART CPU 存储器地址保持范围

从 RAM 建立数据块

要将 CPU V 存储器当前值保存到数据块页面；或者执行下载操作，担心 RAM 区数据当前值丢失，可以在执行下载操作前，先执行从 RAM 建立数据块，备份 V 存储区的当前值。

操作方法如下：

1、备份好源程序，新建空白项目操作

2、选择 PLC > 从 RAM 建立数据块（Create Data Block from RAM）菜单命令。如图2所示

图2

3、PLC 处于运行状态，执行操作时，会提示 “ 设置 PLC 为 STOP 模式 ？”，选择是才可以继续执行此功能，如图3所示；如果操作前 PLC 已处于 STOP 状态，不会出现此对话框

注意：想要执行从 RAM 建立数据块功能，需要在 PLC 可以切换到 STOP 的情况下才可以操作！

图3

4、图3点击“是”之后出现下面的对话框，如图4所示，选择 “是” 将执行更新，将 CPU 中 RAM 区的 V 存储区数据当前值上传到数据块的数据页中。

如果执行操作时，使用的程序文件是源程序，选择 " Yes " 前，一定要注意源程序的备份！

图4

5、等待一段上传数据的时间，出现对话框，如图5 所示，点击" OK "，可以在数据块中查看 V 区数据

图5

执行从 RAM 建立数据块，上载到数据块中的数据有可能存放的位置

• 用户定义1：上一次下载数据块时，在数据块中用户自定义过初始值
• _PLC_DATA1：上一次下载数据块时，未定义初始值，在程序执行过程中修改过的 V 区地址，执行"从 RAM 建立数据块"命令时，这些已修改的地址会被*给一个新的标签名
• 向导生成的数据块（例如 PID1_DATA）:上一次下载数据块时，包含配置完向导后自动生成的数据块，比如 配置完 PID 后生成如 PID1_DATA 的数据块，执行"从 RAM 建立数据块"命令时，依然上传到此数据块中

6、将上传的各个数据块页面中的 V 区地址复制，粘贴到要下载的程序文件的数据块页面中，此时，一旦下载，数据块保存到 EEPROM 中，作为 V 存储区数据的初始值生效。

常见问题

 为什么S7-200 SMART 系统块设置断电保持后，数据依旧无法实现断电保持？

可以根据以下步骤核对设置：

1.确保已设置断电保持的程序下载到PLC。

2.如果SMART PLC 有连接HMI、上位机或者其他PLC，请先断开相关的通讯设备，再做测试，避免这些设备给PLC相关地址不断更新数据。

3.如果根据以上步骤测试均无效，请创建一个空项目，只做系统块断电保持设置，重新下载程序后通过状态图表给断电保持范围内某一地址写入新值后将PLC断电再上电查看。

组态数字量输入

单击 “系统块” (System Block) 对话框的 “数字量输入” (Digital Inputs) 节点组态数字量输入滤波器和脉冲捕捉位。

图1. 组态数字量输入设置窗口

数字量输入滤波器

 S7-200 SMART CPU 允许为某些或所有数字量输入点选择一个定义时延（可在 0.2 ms 到 12.8 ms 和 0.2 μs 到 12.8 μs 之间选择）的输入滤波器。“系统块”中不能修改滤波时间的其他数字量输入通道，其滤波时间默认为12.8ms。

 如果需要使用 S7-200 SMART 的高速计数器功能，需要手动修改滤波器的时间至 0.2 μs （也可根据速率设定成更长的滤波时间），否则在速率较高时将会造成高速计数器无法计数。 因为S7-200 SMART 与S7-200 不同，对于 S7-200 SMART ，用户可以根据输入信号速率不同自由设置滤波时间以便高速计数器过滤噪音。

通过设置输入延时，您可以过滤数字量输入信号。 输入状态改变时，输入必须在时延期限内保持在新状态，才能被认为有效。 滤波器会消除噪音脉冲，并强制输入线在数据被接受之前稳定下来。默认滤波时间是 6.4 ms。

要设置输入延迟，请按以下步骤操作： 
1. 从一个或多个输入旁的下拉列表中选择延迟时间。 
2. 单击 “确定” (OK) 按钮，输入选项。

 如果数字量输入通道的滤波时间更改自以前的设置，则新的“0” 电平输入值可能需要保 持长达 12.8 ms 的累积时间，然后滤波器才会完全响应新输入。 在此期间，可能不 会检测到持续时间少于 12.8 ms 的短“0”脉冲事件或对其计数。 滤波时间的这种更改会引发意外的机械或过程操作，这可能会导致人员死亡、重伤和设备损坏。 为了确保新的滤波时间立即生效，必须关闭 CPU 电源后再开启。

脉冲捕捉位

S7-200 SMART CPU 为数字量输入点提供脉冲捕捉功能。通过脉冲捕捉功能可以捕捉高电平脉冲或低电平脉冲。此类脉冲出现的时间较短，CPU 在扫描周期开始读取数字量输入时，可能无法始终看到此类脉冲。

当为某一输入点启用脉冲捕捉时，输入状态的改变被锁定，并保持至下一次输入循环更新。 这样可确保延续时间很短的脉冲被捕捉，并保持至 S7-200 SMART CPU 读取输入。 
根据 CPU 型号，可按以下数字量输入点数单独启用脉冲捕捉操作： 
● CPU CR40： 14 
● CPU SR20： 12 （14，如果存在 SB DT04 ） 
● CPU ST40/CPU SR40： 14 （16，如果存在 SB DT04 ） 
● CPU ST60/CPU SR60： 14 （16，如果存在 SB DT04 ）

图2. S7-200 SMART CPU （脉冲捕捉启用和未启用）的基本操作状况

由于脉冲捕捉功能在输入通过输入滤波器后对输入进行操作，您必须调整输入滤波时间， 以防滤波器过滤掉脉冲。

图3. 数字量输入电路方框图西门子MM440变频器90千瓦