通过梯形图读取V6.0版本S7-400H的状态灯

摘要： 本文介绍了如何通过梯形图读取V6.0版本400H的状态灯，并通过对之前读V4.5版本400H状态灯读取的SCL程序进行解析，介绍如何修改为V6.0版本的代码。

1 参考手册和梯形图编程

1.1 SFC 51读取系统状态列表或部分列表

通过系统功能 SFC 51“RDSYSST”(读取系统状态)，可以读取CPU或者从站的系统状态列表或部分系统状态列表，参考下面手册：

SIMATIC 用于S7-300/400 系统和标准函数 的系统软件 卷1/2 参考手册

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44240604

其中，可以使用SSL-ID = W#16#xy74读取CPU的LED状态

图1－1 SFC 51里相关的帮助

1.2 梯形图实现方法

在调用SFC 51时，为了便于分析读到的数据记录，需要在共享DB里声明一个结构体变量SSL_HEADER，再声明足够数量的结构体变量来保存LED状态数据，400H V6版本单个CPU有15个指示灯，冗余控制器有30组，所以案例中声明了30组。

图1－2 在DB块里的变量声明

推荐在扫描周期1秒以上OB调用SFC 51,例如：OB32。在调用 SFC 51 时，通过将值“常1”赋给输入参数REQ 来启动读取，通过赋给不同的状态列表SSL_ID实现不同的功能。在本文档中要读取CPU的所有LED状态，可设置参数SSL_ID＝W#16#0074，梯形图的调用如下所示：

图1－3 SFC 51调用

程序执行后，读出的LED灯的状态会放在声明的数组里，在下图中读到了30组数据记录，前边是主CPU的15组，后边是备CPU的15组数据，如下所示：

图1－4 读到的状态灯数据记录

对读到的数据解释如下：

首先N.DR是读到的LED数量，本例中冗余状态灯读到了30组，如果单机运行模式，就只能读到15组。

读到的数据记录顺序和实际CPU上LED灯的顺序并不相同，需要参考手册来判断，每一个指示灯的数据分为3部分：

• 第一个数据是指示灯的代码LED_ID，它分为两部分，高地址部分为CPU特征，低地址为LED灯的组号。例如：图中第一组数据的LED_ID为W#16#F802，其中F8表示是左侧机架的CPU为MASTER，02代表指示灯的顺序号，从下图中查到是INTF灯的状态。

图1－5 LED指示灯的顺序 如果RACK 1为主CPU，那么第一组数据的LED_ID就为16#F9XX，关于F9的解释参考下面的说明：W#16#F9XX里，F为固定值1111，而9里的Bit 3=1表示主CPU，Bit 0-2为1，表示数据来自于RACK 1且为主CPU的数据。

图1－6 LED指示灯状态值的说明

• 第二个数据是该LED是否点亮
• 第三个数据LED_BLINK表示该LED是否闪烁 如果右侧CPU为主，那么第一组数据的ID会变化，前面数据的LED_ID以16#F9开头，下面是部分数据截图。

图1－7 RACK 1 CPU为主时数据记录 通常在画面上根据布尔量显示状态时，需要连接固定的DB地址，所以RACK 1为MASTER时，将数据记录的前后两组数据的进行交换，让RACK 0的数据总在最前面，下图中DB296的变量声明和DB295相同，只是最后多了三个整数，用于BLKMOV的返回值。

图1－8 数据处理第一部分 接下来，当RACK1为主CPU时，通过两次交叉拷贝到新的DB296，将两组数据重新排序，RACK0数据固定在前。

图1－9数据处理第二部分 在将数据按照先RACK0后RACK1排好序后，如果想把所有灯的LED 状态放到一个字里，可以将每一个LED_ON数据里的第1位移到事先声明的BOOL量里，如下所示：

图1－10 将LED_ON状态从BYTE转成BOOL量 同样的方法 ，将BLINK的状态也移到BOOL量里，就可以在WINCC上显示了。 注：经过测试，故障灯的顺序是：

• 1.INTF：内部错误
• 2.EXTF：外部错误
• 3.RUN：运行
• 4.STOP：停止
• 5.FORCE：强制
• 6.BUS1F：BUS1总线故障，指MPI/DP接口下挂从站有故障
• 7.BUS2F：BUS2总线故障，指DP接口下挂从站有故障
• 8.REDF：400H系统有冗余故障
• 9.MSTR：灯亮时该CPU为主站
• 10.RACK0：机架0
• 11.RACK1：机架1
• 12.IFM1F：上侧同步链路故障
• 13.IFM2F：下侧同步链路故障
• 14.MAINT：灯亮时CPU需要维护
• 15.BUS5F: BUS5总线故障，指成PN接口下挂从站有故障

1.3 故障代码分析

在调用SFC 51时，如果执行过程中报错，可以结合故障代码和手册来分析。

例如在下图中执行出错，返回值为“-32639”。

图1－11 读V6.0 400H 状态灯出错

在变量表里将返回值按16进制显示，得到结果为W#16#8081，在手册或者在线帮助 里，查到故障原因是DR提供的数据区太短，长度为104字节，而V6.0 400H需要120个字节。

图1－12 分析故障原因

2 SCL例程解析

前边介绍的梯形图读取400H LED灯状态，受到梯形图的功能限制，对数据的加工处理不大方便。在PCS 7项目里，还要考虑在CPU故障时报警等复杂功能，如果用SCL结构化编程语言，可以大提高编程效率并实现复杂的功能。关于SCL的基础，请参考下面文档：

《S7-SCL编程 》

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109481384

接下来对官网的读取V4.5版本400H的SCL例子进行分析，解读它的编程思路和如何修改为适用V6.0版本。通过下面的链接，可以下载到4.5版本的状态灯读取指南和SCL源代码。

《如何读取冗余控制器状态灯》

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/90318924

关于SCL源文件导入项目，参考:

图2－1 导入SCL源文件

2.1 SCL功能块结构

PCS7系统中，使用SCL编辑器来开发在AS控制器中运行的各功能块，必须在格式和内容上遵循一定的标准。下图所示即为一个通用功能块的结构。

图2－2 SCL功能块结构

2.2 SCL功能块头和功能块属性

功能块头中包含了该功能块一些基本的操作信息（我们把它叫做功能块属性Block Attributes）。使用各种不同的功能块属性，我们可以完成各种不同的功能，这些属性将会在功能块的属性对话框中显示。下图所示为各参数实际在功能块中所表征的意义。

图2－3功能块属性

• FUNCTION_BLOCK：用户可以定义该功能块的块名（最多8个字符）。在编译SCL代码之前，用户需要手动在符号表中为该功能块分配符号名；
• TITLE：PCS7中将不使用该属性，仅仅会在功能块属性对话框中的注释中显示。通常将TITLE的属性设置的与FUNCTION_BLOCK属性一致；
• NAME：和FUNCTION_BLOCK属性设置相同。如果使用在线帮助系统，此属性和FAMILY属性将成为索引在线帮助文件的两个关键字；
• FAMILY：如果用户需要对各功能块进行分组管理，则需要设置此参数。
• AUTHOR：此属性用于设置功能块的作者名。
• KNOW_HOW_PROTECT：用于保护功能块。如果激活此功能，则相应功能块将不能更改。

为了能够将需要的变量自动编译到OS，在图2.1 增加了两个属性，其中S7_m_c是“控制和监视”功能，“S7_alarm_ui”是上传消息的属性，如果是PCS 7项目，要设置为1，如果是STEP 7 WINCC，设置为0。

2.3 变量声明

在功能块开始部分要进行变量声明，以配合代码部分的数据处理。

1. 输入变量

有下列需求时，我们需要定义输入参数：

• 从不同的功能块获取参数时；
• 在CFC下需要对该功能块输入参数常量时；
• 在OS上操作该功能块的某个参数时；
• 在OS面板上以参数的形式显示某过程值；
• 需要生成功能块相关的报警信息（Message ID for Alarm Blocks）；

在下图中的声明里，主要引脚功能如下 ：

• EV_ID：是为实现报警消息上传用的，参数严格照下面定义。
• RUNUPCYC：CPU开始运行的报警抑制周期数
• SSL_ID: CPU的状态列表ID，为16#0074。
• REQ：SFC 51的触发信号。

图2－4 输入变量声明

在上图中，不仅声明了变量，还在大括号里声明了引脚的参数，用于定义该功能块与其他功能块之间或上位机PCS7 OS的接口，也可以通过定义它的系统属性来定制各种特性，常用参数属性见下表：

表2－1 引脚参数列表

1. 输出变量

有下列需求时，我们需要定义输入参数：

• 将相应参数传递给另一个功能块；
• 在OS上对某个参数进行监控；
• 在CFC测试模式下对某个参数进行监控； 输出部分声明如下：

图2－5 输出变量声明 主要的参数：

• LENTHDR：读到的数据记录长度
• N_DR：读到的数据记录个数。
• LED_IDX：读到的指示灯数据的ID，数量应该与CPU的指标灯数量相等。
• CPU_FAILURE: CPU单侧停机。
• CPU_FAULT：CPU 有故障，例如：内部故障，外部故障等等。 注：LED_ID1 ~ 26部分为调试用的，用于显示读到的指示灯的ID。V4.5版本400H为26组数据，如果是V6.0控制器，那么两个CPU共计30组数据。如果是V6.0 CPU，所以这里应改为30组数据。

1. 静态变量（VAR）

与临时变量不同，静态变量会在该功能块前后两次调用过程中传递值（Retained），而且此变量类型在功能块中嵌套调用其他功能块FB时非常有用。如果在该功能块中需要调用其他FB块，则需要在该功能块的静态变量中声明被调用块的多重实例Multiple Instance。静态变量声明示例如下图所示。

图2－6：静态变量声明示例

2.4 代码部分

2.4.1 报警的抑制

1. AS控制器从Stop状态到Run状态的过程中，CPU需要处理相关的初始化代码，建立与上位机的通讯连接等等。系统启动后及开始执行循环程序，如果在启动初期，系统各控制回路同时有很多的报警信息需要上传到OS，势必导致此时CPU的负荷偏大。因此，通常情况下，PCS7功能块中都会有报警抑制的代码部分。此代码在系统启动初期（或该功能块被调用的前几个循环中）抑制该回路的报警输出。 具体做法：定义一个INT型输入变量”RUNUPCYC”。使用此参数，用户可以定义报警抑制的循环周期个数，在程序循环过程中动态计算循环个数，定义的循环周期个数结束后使能报警输出。 功能块程序执行过程中判断当前调用该功能块的OB时，需要用到系统功能SFC6（RD_SINFO）。在功能块程序执行过程中调用该功能，它可以读出当前调用该功能块的OB信息（参数TOP_SI），以及上一次调用的启动OB信息（START_UP_SI）。这两个参数有他们固定的数据结构（如下表所示），用户需要在程序的临时变量中定义两个临时变量结构体来存储信息。

图2－7：报警抑制相关变量声明

RD_SINFO: SFC 6读取 OB 启动信息,读出是否被OB100调用，如果检测到sbRESTART值为TRUE，那么肯定是被OB100调用，将sbRESTART复位。

图2－8：判断是否OB100调用

图2－9 ：对CPU前3次扫描周期结束后ALARM_OUT置位

2.4.2 读取故障灯状态

如果一个功能块需要具有OCM属性，相应的参数能自动上传到OS（监视及控制），则需要设置该功能块及相关参数的监控属性（S7_m_c，仅对FB有效）。本例中需要将灯的状态上传到WINCC并显示，相应参数的OCM属性定义如下图所示

图2－10：OCM属性设置示例

1）读取指灯灯的数据记录

下面是代码里读取故障灯状态的部分。

图2－11 读取LED灯状态

在上面语句里，RDSYSST为SFC51符号名，实际上是调用SFC51，参数为之前声明里初始化的值，读出的数据放到在静态变里声明的数据DR里。

• SSL_ID 的初始值为W#16#0074;
• INDEX 的初始值为 W#16#0; 接下来，根据读到的数据记录数量判断是否CPU单机模式，当CPU为4.5版本时，单CPU运行只能读到主CPU的数据，数据记录条数为13（16#D），这时400H有故障，将CPU_FAILURE置位。 注：如果是V6.0版400H，此处应改为W#16#F。

2) 数据粗加工

读到的数据里，前边的数据总是主CPU的，由于并不一定是左侧机架为主CPU，所以要判断前半部分是否属于左侧CPU，如果它属于右侧CPU，那么要对数据记录前后部分交换位置，最后得到排序好的数据，便于在OS上显示。

图2－11 数据处理

• TEMP3：将来存放各个指示灯是否亮的数据。
• TEMP4: 存放各个指示灯是否闪烁的数据，每位存放一个指示灯的状态。 开始先用BYTE_TO_DWORD指令将第一个LED灯的ON值赋给TEMP3， 再用同样的指令将第一个LED灯是否闪烁的状态赋给TEMP4，接下来，以TEMP1为循环指针，循环次数为读到的数据记录个数减1，做循环处理如下： 用TEMP2取得第2组数据的ON值，并向左移位，并用它和TEMP3进行”OR”，从而在TEMP3得到两组灯的状态。 TEMP5得到第2组数据的BLINK状态。 循环N次后，在TEMP2和TEMP4里得到每个指示灯ON和BLINK的状态。 下面的程序，对第一组数据属于哪个机架的CPU，如果是16#F9开头，那么，对TEMP3和TEMP4的数据进行前后两组数据的颠倒。

图2－12 数据前后交换 接下来， 按照LED灯的排序，判断是否BUSF, IFM1F，REDF等亮起，在V4.5版本，这些灯亮起后，就得到DW#16#001C60E，用它和TEMP 3进行与，如果结果不等于 0，就说明至少有一个故障灯，如果是V6.0版本，这个值应该为DW#16#E3D8712C。

图2－13 故障判断 3) 将排序好的结果赋值

最后把加工的的数据分别赋给LED_ON和LED_BLINK，并且读到 的故障灯顺序号分别赋到LED_ID1 ~ 26。

图2－14 状态值输出

2.4.3 故障时消息上传

如果在功能块中需要产生功能块相关的报警消息，则需要在功能块的静态变量中定义相应报警功能块的多重实例。报警消息的传递、确认以及附属变量的传递等取决于CPU的特性。系统的标准功能库Standard Library中包含了所有能使用的与报警相关的功能块，如下表所示。

在PCS7中使用Alarm_8p功能块触发报警，而且需要设置功能块的报警组态窗口类型为PCS7类型（S7_alarm_ui:=1）。

如果功能块使用了报警相关功能块发送相应报警消息到OS，则首先需要定义一个输入DWORD型参数（例如，EV_ID）。当在CFC中调用该功能块时，此参数会自动从系统中获取唯一的ID。当编译OS时，每条报警的消息ID将自动通过此ID计算得到。因此，需要对该参数的系统属性进行相应的设置。加入系统属性”S7_server:=alarm_archiv”、”S7_a_type:=alarm_8p”（根据使用的报警功能块而定）。同时为了保护该参数不被用户无意中修改，需要设置”S7_visible:=false; S7_link:=false; S7_param:=false”，下图所示为EV_ID声明示例。

图2－15：EV_ID声明示例

在代码最后调用ALARM_8P将CPU_FAILURE CPU_FAULT消息上传，触发信号里均和ALARM_OUT做“与”判断，ALARM_OUT在CPU启动前3个周期为0，以实现前几个周期报警抑制功能。

图2－16 报警处理代码

报警功能块的输入如果没有被使用，可以在用户功能块的接口中定义，以便于用户对相应的功能进行使用。例如，alarm_8p功能块的附属变量即可通过接口的方式提供给用户使用，如下图所示。

图2－17 SCL编译注意事项

2.5 OS显示部分

首先将文档里的画面文件拷贝到OS项目下的GraCS文件夹。

SCL代码部分编译成FB功能块后，在CFC里调用并编译下载AS和OS，那么在将功能块的变量和消息编译到OS，画面上会自动生成块图标，运行后打开图标可以看到面板。

由于官方文档里的画面是为V4.5版本CPU开发的，在V6.0版本CPU下调用时，需要对面板进行调整，增加原来没有的两个LED，如有必要，还要修改文字显示、颜色和该指示灯在数据记录里的顺序。

图3－1 对画面进行调整