通过用户程序可读取S7-1200PLC系统的故障诊断数据，不同的编程方式可实现对不同的硬件层级读取诊断数据，实现对PLC、分布式I/O系统、分布式I/O站、本地模块以及分布式模块、通道的诊断。S7-1200PLC系统通过用户程序诊断故障的编程结构如图13-14所示。
图13-14 通过用户程序实现的诊断层级
1.故障中断OB
S7-1200 PLC可以通过触发中断的方式响应PLC系统发生的一些错误，可以通过编程读取相应的中断OB的启动信息分析导致中断的事件。
（1）诊断中断OB82
支持诊断的模块可以是S7-1200 PLC机架上的本地模块，也可以是PROFIBUS DP或PROFINETIO系统的分布式I/O模块。模块诊断功能的设置如图13-15所示。
在模块参数设置中使能诊断功能后，当发生诊断故障时模块报错，同时S7-1200 PLC也报错，在CPU中编程访问OB82的启动信息可以立即判断故障模块并可实现对此故障的响应。OB82的启动信息如图13-16所示。
图13-15 模块的诊断功能设置
图13-16 诊断中断OB82的启动信息
①“IO_State”：设备的IO状态，含义见表13-7。
表13-7 诊断中断OB82启动信息中IO_State变量的含义
②“LADDR”：触发此次OB82的模块的硬件标识符。
③“Channel”：触发此次OB82的通道编号。
④“MultiError”：当故障模块中有多个通道存在故障时为1，特定支持通道诊断的模块有此功能。
注意：
支持通道诊断的模块发生通道故障时，OB82的启动信息变量“Channel”为通道编号，当模块故障恢复（离去事件）时为32768。
下面的示例程序实现存储OB82的启动信息，以便用于HMI状态显示和其他程序处理，以及当模块AI4x13BIT_1（HW_ID=269）故障时，点亮报警灯，程序如图13-17所示。
图13-17 诊断中断OB82中对模块故障响应的编程示例
程序段1、2：将诊断中断OB82的启动信息存储到数组变量“‘诊断故障’诊断数据”，可用于其他组织块中的程序访问。读取的OB82的启动信息如图13-18所示。
图13-18 读取到的诊断中断OB82的启动信息
程序段3：当模块的硬件标识符为269（AI4x13BIT_1）的模块报故障时，报警灯“Alarm_Lamp”点亮，当故障恢复后将报警灯熄灭。
（2）模块插拔中断OB83
S7-1200PLC本地模块不支持热插拔功能，当支持热插拔功能的分布式I/O有热插拔操作时，编程访问OB83的启动信息可以判断出触发OB83的模块并作出响应。OB83的启动信息如图13-19所示。
图13-19 模块插拔中断OB83的启动信息
①“LADDR”：触发此次中断模块的硬件标识符。
②“Event_Class”：事件类别，B#16#38：插入模块；B#16#39：拔出模块或未响应。
③“Fault_ID”：故障标识，含义与事件类别相关，见表13-8。
表13-8 事件类别和故障标识的对照表
（3）时间错误中断OB80
CPU在循环期间一直监控当前执行周期的循环时间，如果超出CPU参数中设置的“循环周期监视时间”，CPU将报“超出最大程序循环时间-时间错误”，并请求启动时间错误OB80。
当超出2倍的“循环周期监视时间”时，无论是否编程时间错误中断OB80，CPU都将停机。为避免CPU循环超时，停机影响正常生产，可以编程RE_TRIGR指令，重新触发CPU的循环时间监控。CPU的循环时间通过RE_TRIGR指令最多只能延长到“循环周期监视时间”的10倍，否则仍会导致CPU停机，程序示例如图13-20所示。
图13-20 编程“RE_TRIGR” 重新启动周期监视时间
（4）机架错误OB86
在PLC系统的运行过程中，分布式I/O的输入信号和输出信号的有效性是非常重要的。当某个分布式I/O站因为断电或通信故障等原因不可访问时，PLC的控制程序中IO访问不能反映实际工况。在这种情况下，需要通过PLC编程诊断分布式I/O站的状态以评估控制程序中I/O访问的有效性，作出相应的控制处理并发出报警。当分布式I/O站掉站/恢复时，S7-1200 PLC会触发中断OB86，编程访问OB86的启动信息可以判断出触发中断的I/O站，并作出响应。OB86的启动信息如图13-21所示。
图13-21 机架错误OB86的启动信息
①“LADDR”：触发中断的I/O站的硬件标识符。编程时，可以从PLC的“系统常量”中查找到PROFINET IO设备和PROFIBUS DP从站的硬件标识符判断故障站点。名称结构和数据类型见表13-9。
表13-9 机架错误OB86的LADDR
示例如图13-22所示。
图13-22 分布式I/O站硬件标识符示例
②“Event-class”：事件类别，含义见表13-10；
表13-10 事件类别的代码含义
③“Fault-ID”：故障代码，含义与事件类别相对应，具体含义可参考TIA博途软件的在线帮助。
（5）RALRM指令
编程诊断中断OB82，可以从OB82的启动信息判断事件的类别、故障模块以及故障通道，如果要读取更详细的诊断信息，如故障类型（断线，短路故障等），可以在中断OB中编程“接收中断”指令“RALRM”，该指令在中断触发时，将从I/O模块（集中式组态）或分布式I/O站的模块中接收所有诊断信息，并在输出参数中输出。输出参数中的信息包括中断OB的启动信息以及中断源的信息。指令参数含义见表13-11。
表13-11 “RALARM”指令参数含义
诊断数据输出到目标区域TINFO和AINFO。编程如图13-23所示。
图13-23 “RALRM”指令编程
图中示例Mode=1，诊断中断OB82触发后将更新所有输出数据。以S7-1200PLC本地模拟量输入模块触发了断线故障为例，读取诊断数据。变量AINFO声明为按照S7-1200PLC集中式组态的诊断结构定义的用户数据类型，读取到的诊断数据如图13-24所示，下面只说明用于分析模块故障常用的数据。
①②③：含义与OB82的启动信息含义相同，可以判断模块的硬件标识符，模块状态以及通道号。
④槽号：2号槽模块。
⑤通道诊断。
图13-24 “RALRM”指令读取诊断数据示例
⑥通道号：通道2。
⑦故障类型：断线故障。
有关附加报警信息结构的详细信息，请参见SIMATIC PROFINET IO编程手册《从PROFIBUS DP至PROFINETIO》以及现行IEC61158-6-10-1标准。
注意：
在S7-1200PLC中编程“RALRM”时，参数AINFO必须输入“标准访问”数据块中的变量。
2.LED指令
S7-1200 PLC提供了“LED”指令，可以通过编程读取CPU的STOP/RUN、ERROR、MAINT这3个状态指示灯的状态，从而可以通过HMI设备实现PLC状态的远程显示。编程如图13-25所示。
LADDR：输入CPU的硬件标识符，为系统常量“Local～Common”。
图13-25 LED指令编程
LED：表示所要读取的LED指示灯的标识号，1：STOP/RUN，2：ERROR，3：MAINT指示灯。示例中赋值2，表示读取CPUERROR指示灯状态。(www.xing528.com)
Ret_Val：指示灯状态值。示例中为4，可判断出S7-1200CPU的ERROR指示灯在闪烁，有故障存在，要分析具体故障原因需要使用其他诊断方法，如TIA博途软件的在线诊断。
3.DeviceStates指令
通过编程机架错误OB86，只是在分布式I/O站掉站或恢复的事件发生时进行诊断，是基于事件触发的诊断。而使用“DeviceStates”指令，则可以在主循环OB中任意时刻或在中断OB86中编程，读取PROFINETIO系统或PROFIBUSDP主站系统中当前所有分布式I/O站的状态。
以PROFINETIO系统的IO设备故障诊断为例，CPU1215C通过PN接口连接了两个PROFINETIO设备，设备编号分别为1和2，系统配置如图13-26所示。
图13-26 S7-1200PROFINETIO组态
在主程序OB1中，编程“DeviceStates”指令，读取PROFINETIO系统中的故障IO设备。指令参数介绍如下：
LADDR：PROFINET IO系统的硬件标识符。该硬件标识符在“系统常量”中根据包含“PROFINET”（如果是PROFIBUSDP主站系统则包含“DP”）的名称和数据类型Hw_Io-System可以查询到，如图13-27所示。
图13-27 S7-1200PROFINETIO系统硬件标识符
Mode：不同的值表示读取分布式I/O站的不同状态。含义如下：
1）IO设备/DP从站已组态；
2）IO设备/DP从站故障；
3）IO设备/DP从站已禁用；
4）IO设备/DP从站存在；
5）出现问题的IO设备/DP从站。例如：维护要求或建议、不可访问、不可用、出现错误。
State：输出由Mode参数选择的IO设备/DP从站的状态。当IO设备/DP从站的状态与Mode选择的状态对应时，State参数中下列的位将置为“1”：
•位0=1：组显示，即表示至少有一个IO设备/DP从站的第n位置为“1”。
•位n=1：对应的设备编号为n的IO设备或PROFIBUS地址为n的DP从站的状态与Mode参数选择的状态一致。
•要输出所有IO设备/DP从站的状态信息，请使用下列长度的ArrayofBOOL：
图13-28 “DeviceStates”指令编程示例
a.对于PROFINETIO系统。需要1024位。
b.对于DP主站系统：需要128位。
编程示例如图13-28所示。
在此示例中Mode=2，选择读取PROFINETIO系统中的故障IO设备。选中STATE参数的实参变量，可通过巡视窗口中的“诊断>监视值”显示读取的状态数据：
①在全局数据块中声明的1024个位的ArrayofBOOL变量；
②位0=1：至少有一个IO设备故障；③位1=0：设备编号为1的IO设备“IOdevice_SP_2”状态正常；④位2=1：设备编号为2的IO设备“IOdevice_SP”故障。
注意：
如果S7-1200PLC通过PROFIBUSDP主站模块CM1243-5扩展了一个PROFIBUS DP主站系统，“DeviceStates”指令的LADDR参数为系统常量“Local～DP-Mastersys-tem”。
4.ModuleStates指令
“ModuleStates”指令可以诊断S7-1200PLC系统中S7-1200PLC中央机架、分布式I/O站中模块的状态，如哪个插槽中的模块是否存在或是否存在故障。
以诊断S7-1200PLC中央机架的模块状态为例，S7-1200PLC在2号槽中组态了一个模拟量输入模块AI4x13BIT。在主程序OB1中编程“ModuleStates”指令，读取S7-1200PLC模块的故障状态。编程示例如图13-31所示，指令参数介绍如下：
LADDR：站的硬件标识符，可以在“系统常量”中查看数据类型为“Hw_Device”或“Hw_DpSlave”的变量，示例中诊断S7-1200PLC本地模块的状态，硬件标识符为“32”，如图13-29所示。
图13-29 “ModuleStates”指令中参数LADDR 所对应的硬件标识符
Mode：不同的值表示读取模块的不同状态，含义如下：
1）模块已组态；
2）模块故障；
3）模块禁用；
4）模块存在；
5）模块中存在故障。例如维护要求、建议、不可访问、不可用或者出现错误。
在示例中，Mode=2，选择读取S7-1200PLC本地模块中的故障信息。
State：输出由Mode参数选择的模块的状态，每一个位指示一个模块的状态，当模块的状态与Mode选择的状态一致时，State参数中下列的位将置“1”。
•位0=1：组显示，即表示至少有一个模块的第n位置为“1”。
•位n=1：槽号为n-1的模块的状态与Mode参数选择的状态一致。
•数组变量：Array of BOOL，长度为128，可读取所有模块的状态信息。
图13-30 “ModuleStates”指令编程示例
选中STATE参数的实参变量，可通过巡视窗口中的“诊断>监视值”显示读取的状态数据，如图13-30所示。
①在全局数据块中，声明的128个位的ArrayofBOOL变量。
②位0=1：至少有一个模块故障。
③位3=1：2号槽模块故障。
注意：
当诊断分布式I/O站中的模块状态时，需要结合分布式I/O站的状态诊断功能OB86或“DeviceStates”指令综合判断。
5.RDREC指令
读取数据记录“RDREC”指令可以用于读取PROFIBUS DP或PROFINET IO分布式I/O模块的详细诊断信息，与接收中断指令“RALRM”在诊断分布式I/O模块时的诊断数据相同。不同的是可以在主程序OB中或中断OB中编程，以读取模块中所有的故障通道和具体的故障类型，详细说明请参见SIMATIC PROFINET IO编程手册《从PROFIBUSDP至PROFINETIO》。
6.GET_DIAG指令
读取诊断信息“GET_DIAG”指令可以实现对模块故障状态的诊断，可以用于本地模块和分布式I/O模块，可以在主程序OB或中断OB中编程读取模块的状态信息。
7.值状态
值状态（QI，质量信息）功能为每个I/O通道分配一个输入位地址，用于诊断I/O通道状态。值状态通过程序访问过程映像输入（PII）读取，此时不触发模块的诊断。
在S7-1200PLC系统中，只有分布式I/O站中的部分高性能DI、DO、AI和AQ模块支持值状态功能。例如组态DI模块时，在“设备视图”中选择模块，在“巡视窗口”中的“属性>常规>模块参数>DI组态”中启用“值状态”功能，此模块将增加用于值状态信号的输入地址空间，如图13-31所示。
图13-31 启用值状态功能
示例中启用值状态的模块DI8x24VDCHF_1的地址空间如图13-32所示。a为模块的起始地址。
图13-32 带值状态的DI8x24VDCHF的地址空间
①IBa是DI模块的通道地址。
②IB（a+1）是值状态的地址，字节中的8个位分别用于诊断模块中8个通道的状态。
过程映像输入中值状态字节的分配取决于所使用的模块。值状态的每个位均指定给一个通道，并提供通道值有效性的信息（0=信号无效，1=信号正常）。值状态为0有以下可能的原因：
•端子上电源电压缺失或不足；
•通道已禁用；
•输出未激活（如，CPU处于STOP模式）。
如上示例中的DI模块，起始地址a=10，那么值状态字节地址为11。当通道接入干接点信号时，需要并联一个电阻（25～45kΩ）实现在信号断开的状态下进行断线诊断，如图13-33所示。
图13-33 干接点信号并联电阻诊断断线
图13-33aI11.7（QI）=1，表示此时的I10.7=0是有效的信号状态；
图13-33bI11.7（QI）=0，表示此时的I10.7=0不是有效的信号状态，为断线状态。
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