摘要：利用S7 PLC程序库中的SFC51系统功能，诊断Profinet网络，分析网络节点状态，实现现场实时监控与诊断。
关键词：SFC51；PLC；现场总线；程序结构
1 Profinet网络
Profinet 由 Profibus 国际组织推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。Profinet 提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通信通道，极大地减少了数据在通信栈中的处理时间。Profinet 实时通信（RT）的典型响应时间为5~10ms。
2 西门子S7 PLC程序架构
西门子S7 PLC用户程序和所需的数据放置在块中，使程序部件标准化、用户程序结构化，可以简化程序组织，使程序易于修改、查错和调试。块结构显著地增加了PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性。具体程序结构见表1。
表1 S7 PLC程序结构
| 块 | 简要描述 |
| 组织块（OB） | 操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构。 |
| 系统功能块（SFB） | 集成在CPU模块中，通过SFB调用一些重要的系统功能，有存储区。 |
| 系统功能（SFC） | 集成在CPU模块中，通过SFC调用一些重要的系统功能，无存储区。 |
| 功能块（FB） | 用户编写的包含经常使用的功能的子程序，有存储区。 |
| 功能（FC） | 用户编写的包含经常使用的功能的子程序，无存储区。 |
| 背景数据块（DI） | 调用FB和SFB时用于传递参数的数据块，在编译中自动生成数据。 |
| 共享数据块（DB） | 存储用户数据的数据区域，供所有的块共用。 |
系统功能块和系统功能是为用户提供的已经编好程序的块，可以调用不能修改，不占用户程序空间。SFB有存储功能，其变量保存在指定给它的背景数据块中。
3 SFC51系统功能
SFC 51“RDSYSST”系统功能用于读取“系统状态列表”(SSL)、部分列表或CPU的SSL列表摘录。对于Profinet IO，这些SSL包含了I/O模块、Profinet IO主站系统或实际控制器的状态信息。在一个中断或启动OB中使用SSL ID时，必须注意SFC仅能同步执行。
PN通信部分列表是虚拟列表，只是在有请求时由CPU的操作系统创建。虚拟列表来自CPU内部的PN IO控制器的缓冲区，缓冲区由控制器的启动和ALARM信息进行维护和刷新。
SFC51的系统状态列表(SSL)用于描述可编程逻辑控制器的当前状态。SSL的内容只能通过系统功能进行读取，而不能修改。部分列表是虚拟列表，只是在有特殊请求时由CPU的操作系统所创建。常用在Profinei IO诊断上的SSL_ID如表2所示。
表2 SSL_ID内容
| SSL_ID（w#16#） | 部分列表 （PROFINET） | INDEX （W#16# ） |
| 0C91 | PROFINET接口模块（集成的或外部的）上的模块状态信息 | 逻辑基地址，输出模块bit15=1 |
| 0D91 | PROFIENT中的所有模块的模块状态信息 | Bit0到10：站号，Bit11到14：PN IO系统总线号的后两位，Bit15:1 |
| 0094 | PROFINET接口模块（集成的或外部的）上的模块预期信息 | 100-115：PN IO系统总线号 |
| 0294 | 读取实际的站点是否存在 | 同上 |
| 0694 | 读取实际的站点是否出错 | 同上 |
| 0794 | 读取实际的站点维护状态 | 同上 |
| 0C96 | PROFINET中的所有模块的模块状态信息 | 逻辑基地址，输出模块Bit15=1 |
在调试中，根据具体需要，选择要用的SSL_ID。要注意的是，SFC 51只能获得设备的状态信息，但不能获得具体的故障原因信息。
4 编程与调试
在主程序OB1中调用SFC 51（程序如图1所示），设置好各个参数即可完成对PROFINET网络诊断的功能。
图1 在OB1中调用SFC51
各参数具体意义：
（1）REQ：使能位，为1时启动处理。
（2）SSL_ID：要读取的系统状态列表或部分列表的SSL_ID。程序中用的是0294，表示读取所有站点是否存在。SSL_ID的选择是诊断中的关键，根据不同的ID可以读取不同的信息。
（3）INDEX：部分列表中对象的类型或边号。程序中的16进制64表示十进制的100，为Profinet网络总线的序号。INDEX的值与选择的SSL_ID有关，具体的信息可以点
击帮助查询。
（4）RET_VAL：如果执行SFC出错，则RET_VAL参数将包含出错代码。可以根据其所报的错误代码，到帮助中查阅具体说明。
（5）BUSY：为“1”表示尚未完成读取。
（6）SSL_HEADER：一个结构体，在DB80里的定义如图2所示。其中，LENTHER是SSL列表或SSL部分列表的数据记录的长度。
图2 SSL_HEADER定义
（7）DR：SSL列表或SSL部分列表读取的目标区域（读出的系统状态存储的数据区域，
其大小为SSL_HEADER中LENTHER和N_DR的乘积大小）。
图3 测试结果
测试结果如图3所示，DB80.DBB6为2#1111_1111。其中Bit0表示组信息，如果
为1，表示至少有一个IO设备与IO控制器进行通信，如果为0，表示IO站点全部丢失。Bit1~Bit7表示设备号1~7的IO设备的状态，1表示IO设备存在，0表示IO设备丢站。其它Bit和高字节中的Bit依次类推，表示对应IO设备的状态。
参考文献
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[2]廖常初.S7-30/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2005
[3] 陈忠华.编程控制器与工业自动化系统.机械工业出版社[北京].北京：2006
[4]许立梓，程良伦.工业控制机及其网络控制系统[北京].北京：机械工业出版社，2005
作者简介：
华闰祺（1984-）、硕士，西门子自动化认证工程师，研究方向为电气自动化及过程控制、电气设计、数据采集与监测系统等。
收稿日期：2013-12-16