西门子6ES7222-1HD22-0XA0产品型号
很多用户谈“干扰”色变，觉得干扰既看不到也摸不着，排除干扰引起的故障也毫无头绪。的确，由不同干扰引起的故障现象多种多样，有通信不稳定掉站的，有模块读数不准确的，也有烧毁模块的……下面咱们来看看这个用户碰到了什么奇怪现象。
前两天听一个用户抱怨S7-300 CPU的数据丢失，但重新上电后CPU又可以运行，不得其解。与用户沟通后，可以判定丢失的只是CPU的过程数据，而存储于MMC卡中的CPU程序并没有丢失，否则重新上电后CPU是不能运行的。这样的现象大部分是由于CPU受到干扰造成的，CPU进入故障模式，所有的LED灯全闪，所有通信中断，不控制输出信号，形象地说就是CPU死机了，像PC的蓝屏一样，这也是一种保护模式，防止设备误动作而造成不必要的损失。这时CPU的内部数据丢失，再次上电后（可能需要一段释放时间），MMC中存储的程序复制到CPU的工作存储器后CPU运行，但是所有的过程数据被初始化，诊断缓冲区的数据保持，过程分析应该是这样的。
什么样的情况会造成CPU进入故障模式呢？首先需要了解一下CPU内部的逻辑地接线，如图1所示，
缺省的情况下，PLC的逻辑地与供电系统M端以及PE相通，在接地良好且有等电位连接的情况下，各个分散的设备之间电位相同，便于互连。但是如果接地不好，例如共模干扰或其他干扰通过地线传导，这样干扰将会影响到PLC的逻辑地的点位，使之不能提供一个参考点位，造成CPU数据的混乱，从而使CPU进入故障模式。这种情况下，将PE与PLC的逻辑地分开及所说的浮地（CPU31X不能分开），将会避免干扰进入CPU的数据总线，但是在多个PLC连接时要注意之间的点位差是否在允许的范围内。
另外一种情况也需要注意，例如24V的电源不但给CPU供电，还给一些中间继电器供电，一些情况下，线圈在断开后释放能量，在电源回路上产生的高电压将影响到CPU的逻辑地，从图1种可以看到，高电压干扰直接影响到逻辑地，即使将PE与PLC的逻辑地分开也没有多少作用，因为与PE没有关系，有没有干扰可以使用示波器直接连接PLC的电源侧进行测量，如果有干扰，可以将CPU的电源与继电器控制回路分开，也可以使用二极管作为释放高电压，在西门子的手册可以找到这些资料，图2为使用二极管和齐纳二极管连接的释放回路，这些保护回路是对触点的保护，使用齐纳二极管也可以起到钳制电压的作用。
希望大家通过这个故事不仅可以解决与此相同故障，还能够掌握一些解决干扰的问题的思路和方法。
当前轮胎公司对轮胎设备生产自动化及过程自动化控制要求越来越高， 轮胎公司要生产高质量轮胎， 要提高工厂管理的自动化， 要求实时数据传输， 要求定位精度的提高， 要求远程诊断功能， 都对设备控制系统提出了更高的要求； 贝加莱工业自动化有限公司，提供了一些面向生产自动化及过程自动化的控制产品及完整的解决方案。贝加莱公司的产品已经用于六角形钢丝圈挤出联动生产线、方断面钢丝圈挤出联动生产线、裁断机生产线等轮胎设备。下面以六角形钢丝圈挤出联动生产线为例对贝加莱系统的特点简单作一些介绍。
六角形钢丝圈挤出联动生产线的配置： 控制部分选用B&R Power Panel 200 系列，完成主控及显示工作（TFT 真彩，VGA 显示，256 色，10.4 in 触摸屏）；伺服系统选用B&R ACOPOS高精度全数字伺服， 使用高速实时工业以太网POWERbbbb 控制伺服运行； 远程采用接线简单的CAN 通讯协议。系统配置图如图1 所示。下面分别介绍一下编程软件、PCC（ 可编程计算机控制器）、ACOPOS 高精度全数字伺服驱动器的特点、通讯网络。
1 编程软件B&R Automation Software
现在大多数工控设备上要完成显示功能、控制功能都要用相应的软件来完成， 如工控机软件、组态软件、人机界面软件、PLC 逻辑软件、伺服控制软件， 这么多软件同时应用在一台设备上对设备的前期开发和后期维护带来了不便。
图1 系统配置图
贝加莱公司推出了Automation Software软件， 它提供了统一的编程、透明的通讯方式和清晰的诊断界面， 简化了项目的规划、配置、编程、文档和诊断， 其中的常规功能和自动化组件保证了工作的有效性， 并除去了不必要的界面，实现了“一个工具，多个目标”。
Automat ion Software 软件平台具有丰富的函数库， 标准库函数中的所有功能块可以用任意一种语言来调用， 也可以在库管理器中添加新的库。软件还嵌套了方便的测试工具， 如项目检测、LAD 监视、PV 变量检测（ 包括强制模式）、实时轨迹追踪和源代码调试。该软件将内容丰富的帮助系统集成在软件中， 提供了项目创建过程的所有帮助， 为了编程的方便提供了梯形图、语句表、流程图、Basic、C 等编程语言。
另外，软件中的Visual Component，人机界面部分可以和控制程序部分一同编写、测试。由于所有部件充分地集成在一起， 可以明显提高工作效率。所有任务被存储在一个项目中，Visual Component 以完全图形化的方式来生成可视化界面， 定义硬件， 画图， 插入位图， 配置输入和输出。界面图像可以使用图像编辑器完成。
2 人机界面系统B&R Panel System
贝加莱的Panel System 有三种： ① Panel ware： 是模块化面板功能； ② 工业级PC： 它带有标准操作系统， 是可编程控制的操作和显示终端； ③ Power Panel（ 如图2 所示）：它适应于小型与中型机械与系统， 包含了操作面板和控制器， 六角形钢丝圈挤出联动生产线就是使用的该产品， 下面对其进行详细介绍。
图2 Power Panel 外观
B&R 的Power Panel 200 系统是集控制、驱动、操作界面和通讯于一体的控制设备， 用户可以根据实际项目的需要进行灵活的模块化扩展。PCC 可编程计算机控制器， 是对传统PLC 功能的极大提升, 其组网的灵活性、系统平台的开放性以及智能性可使复杂的控制项目得以完美的实现， 在过程自动化领域中得到广泛应用。
Power Panel 200 系统的技术参数：
Inbbb based 266 MHz 处理器；
大64 MB SDRAM；
TFT 液晶显示屏（10 in）；
自带Ethernet 10/100 通讯接口；
自带RS232 串行通讯接口；
2×USB（可以选配软驱或打印机）；
Flash 插槽（可以外接存储卡）；
无风扇，采用DC24V 供电；
实时时钟；
aPCI 扩展槽（CAN 总线、X2X I /O 扩展、ETHERNET Power bbbb 扩展等）。
项目的控制任务和本地的人机界面任务均在Power Panel 200 系统中运行， 其可以通过灵活的现场总线（CAN、X2X、ETHERNET Powerbbbb）分别与伺服系统、I /O 扩展站等相连接。同时Power Panel 200 又可以通过自带的以太网口和其他的B&R 面板相连。
贝加莱公司的PCC 主要特点是：可靠性高、抗干扰能力强， 对所有I /O 接口电路均采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源。
3 B&R Motion System
伺服系统选用B&R ACOPOS 高精度全数字伺服，使用高速实时工业以太网POWERbbbb 控制伺服的运行。
贝加莱电机反馈采用了光电正弦编码器（ENDAT）， 它汇集了增量编码器与编码器的优点，还补偿了这两类编码器的缺点。
ENDAT 编码器系统具有非易失的、不需维护的电路板EEPROM 数据寄存器，操作驱动器所需要的数据储存在这里， 减少了调试和维修的次数。
六角形钢丝圈挤出联动生产线正是采用了ENDAT 编码器的优点， 不但减少了接近开关传感器的数量而节约了成本，又提高了定位的精度。
4 通讯网络
六角形钢丝圈挤出联动生产线伺服用的是B&R ETHERNET Power bbbb 实时以太网总线，I/O 点用的是CAN。下面分别介绍一下这两种通讯网络。
4.1 ETHERNET Powerbbbb 实时以太网总线介绍
ETHERNET Powerbbbb 是个可靠的、开放的实现微秒级实时数据传输的工业以太网系统。系统的技术参数如下：
标准快速以太网：100Mbps；
标准双绞线；
拓扑为星型或树型；
网段长度100 m；
网络时滞 < 1μs；
循环时间 < 200μs（ 站点数为10 时<500μs）；
实时循环时间可设定。
该总线主要应用在那些数据交换量大， 对实时性要求很高的场合。结合六角形钢丝圈挤出联动生产线的实际特性， 要求1 台主机带3台从机作速度和位置同步。由于Powerbbbb具有网络实时性的特点， 可以使4 个伺服轴在0.5 ms 的循环时间内进行位置和速度同步， 同步精度极高。从而使六角形钢丝圈挤出联动生产线生产的钢丝圈质量得到提高。
4.2 局域网CAN
控制器局域网CAN（Control Area Network）属于现场总线的范畴，它是一种在自动化领域广泛使用的多线路协议和有效地支持分布式控制或实时控制地串行通讯网络。
CAN 的主要特点有： 多主站依据优先权进行总线访问， 无破坏性的基于优先权的仲裁，借助接收滤波的多地址帧传送， 远程数据请求，配置灵活， 全系统数据相容， 错误检测和出错信息， 发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭败坏的帧可自动重发送， 暂时错误和性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。
六角形钢丝圈挤出联动生产线的I /O 点就是采用的CAN 通讯， 是由PP220 自带的CAN口和EX470 进行通讯。
5 小结
通过贝加莱系统在六角形钢丝圈挤出联动生产线的实际应用， 加深了对贝加莱系统的进一步了解， 同时使六角形钢丝圈挤出联动生产线的控制精度得到了提高， 解决了对跳步位置、跳步长度的设定等问题， 使六角形钢丝圈挤出联动生产线生产的钢丝圈的质量得到了提高
SFC chart是顺序功能图(Sequential Function Chart)的简写，SFC chart有16种状态，如下图1所示：
图1 SFC chart状态结构图
· 稳定状态：需要通过事件触发才会退出该状态，包括：Ready、Run、Completed、Aborted、stopped、Held、Held（error）
· 非稳定状态：不需要事件触发，顺控程序执行完之后会自动退出该状态，包括：Starting、Completing、error（Completing）、Holding、Error、Resuming、Resuming（Error）、Aborting、Stopping
注：
Ready状态也称为Idle，Abort命令也称为Cancel
· 图中黑色细线表示顺控程序会在处理完毕之后会自动转入下一个状态，例如StartingàRun，holdingàheld等
· 图中黑色粗线表示事件触发，即状态改变需要事件触发，例如ReadyàRun需要Start命令。事件可以是命令、条件、外部信号、内部信号。SFC chart的命令窗口如下图2所示：
图2 SFC chart的命令窗口
SFC chart简单的状态变化如下：
1) SFC chart初始状态为Idle，Start命令将SFC chart从“Idle”转换到“Starting”状态。
2) “Starting”状态下的顺控程序执行完成后，SFC chart会自动进入”Run”状态。
3) “Run”状态的改变受SELFCOMP参数影响。SELFCOMP=1时，”Run”状态的顺控程序执行完成后SFC chart会自动进入“Completing”状态；SELFCOMP=0时，需要Complete命令才能使SFC chart由“Run”状态转换到“Completing”状态。
4) “Completing”状态的顺控程序执行完成后，SFC chart会自动进入“Completed”状态，
5) SFC chart会稳定在“Completed”状态，直到受到新的事件触发，例如“Reset”命令会使SFC chart回到“Idle”状态；Start命令会使SFC chart回到“Starting“状态。
顺控程序中包含步和转移，在步中编辑程序实现对工艺设备的控制；SFC chart允许用户通过图形化的方式组态和调试顺控程序，单个SFC chart中可以创建8个顺控程序。
SFC chart 有16种状态，如图1所示；而顺控程序仅有五种状态，如下图3所示。
SFC chart的命令窗口的控制命令改变的是SFC chart的状态，而不是顺控程序的状态。SFC chart的状态改变会触发顺控程序状态改变，通过在SFC chart不同的状态来触发不同的顺控程序执行。
图3顺控程序的状态结构图
SFC chart状态和顺控程序的状态相互独立，同时又相互影响。如下图4所示的SFC chart中包含三个顺控程序RUN_KM，HOLD_KM，ABORT_KM。
图4 SFC chart和顺控程序的状态结构
顺控程序和SFC chart都有自己的状态。SFC chart处于“Holding”状态，但是顺控程序RUN_KM处于“Held“状态，而顺控HOLD_KM处于”Running”状态。
顺控的状态可以影响SFC chart的状态。顺控程序HOLD_KM未执行完成之前，SFC chart会一直处于“Holding”状态，当HOLD_KM执行完之后SFC chart会自动转入“Held”状态。
如果在顺控程序的启动条件中加入SFC chart的状态，SFC chart的状态可以控制顺控程序的运行。RUN_KM的启动条件为SFC chart处于“Run”状态，HOLD_KM的启动条件为SFC chart处于“Holding”状态。hold命令使SFC chart从“Run”状态转入“Holding”状态，导致RUN_KM顺控的暂停和HOLD_KM顺控的执行。
问题3. 顺控程序的每一步是如何执行的？在顺控程序的步中，都可以设置“Initialization“、”Processing“、”Termination“三种执行程序，如下图5所示。除START步和END步之外，步和转移交替布置。
图5顺控程序的步属性
顺控程序在处理“Processing“的程序过程中会判断转移条件是否满足（转移逻辑和步的少执行时间）。如下图6所示：在未满足转移条件T4时，顺控程序会一直执行S4步的“Processing“程序，如图绿色部分Execution阶段。T4满足后的下一个处理周期，开始执行S5步。S4的”Termination“和S5的”Initialization“在同一个处理周期执行，而且仅执行一个处理周期，如图红色部分。
图6顺控程序步和转移的执行
顺控程序只有在满足启动条件后才能启动。需要为每个顺控程序定义启动条件，如下图7所示。选中顺控程序后右击在弹出的菜单中选择“Sequence Properties”，在顺控程序属性窗口的“Start condition”选项卡中设置启动条件。下图所示的顺控程序在SFC chart的状态为“Run”时才会启动执行。
图7顺控程序的启动条件
在顺控程序的“General”选项卡中可以设置顺控程序的优先级，如下图8所示。因为在几个顺控程序同时满足启动条件时，优先级高的会先执行。如果有相同优先级的几个顺控程序同时满足启动条件，则左面的顺控程序会执行。
图8顺控程序的优先级
除了满足顺控程序的启动条件，还需要判断SFC chart的是否允许启动：
· 要求SFC chart允许启动，即ENSTART=1，和LI_ERR=0
· 要求比启动优先级高的信号，如 INTERROR 、 LOCKERROR 、 LOCKCOMPLETE 、 LOCKHOLD 、LOCKABORT 或 LOCKSTOP 没有置1
· 在手动模式下没有操作员错误，即OP_ERR=0
在顺控程序的步中编辑CFC 功能块的结构变量时，会提示如下图9的错误信息，显示类型不匹配。
图9顺控程序步中使用结构变量提示信息
转移条件不支持结构变量，会提示如下图10错误。
图10转移中使用结构变量错误信息
需要在结构变量上右击，通过“Open Structure”命令来打开结构变量，然后选择其中的value数值，如下图11所示。注意：转移条件不支持结构变量。
图11如何在步中配置结构变量
SFC chart能以外部视图的方式显示为功能块，可以像CFC一样通过IO互联控制SFC chart的执行。在工厂层级下选中SFC chart右击，通过“Open External View”打开外部视图；或者在SFC chart编辑界面通过菜单ViewàExternal View打开外部视图。如下图12所示：
图12如何调用SFC chart的外部视图
SFC chart与控制模式相关的外部视图IO如下图13所示，表格显示了手动模式和自动模式输入/输出IO的对应关系。从手动模式切换到自动模式要求ENAUT=1和AUT=1，且MAN=0。注意：AUT和MAN不能都=1，否则会提示LI_ERR错误，无法实现模式切换。
图13手动模式和自动模式切换
在SFC chart的属性中可以设置启动选项和CPU重启后SFC chart的运行方式。如下图14所示：
图14 SFC chart 属性
· Autostart：CPU启动后SFC chart是否自动启动。不勾选时CPU启动后SFC chart处于“Idle”状态，勾选后CPU启动以后SFC chart自动进入“Starting”状态。
