PROFIBUSDP通讯的常见故障及解决方法

1、2012-07-13#2012-07-13#2012-07-13#profibus-dp通讯的常见故障及解决方法鲁怡， 王锋（合肥水泥研究设计院， 安徽 合肥 230051）fcs（fieldbus control system）作为新一代的智能控制系统，由于控制精度及智能化程度不断提高，在当 今水泥工业自动化进程中已得到飞速发展和广泛应 用。传统的通过硬线点对点的通讯模式，已很难满足大 型 fcs 的需要。 因此，用于现场装置与中央控制室之 间的串行、数字式、多点通信的数据总线（即：现场总 线），构成了 fcs 的核心。 而处在工厂网络最底层的通 讯方式， 目前水泥企业则以 profibus

2、-dp 通讯应用 较多。 本文通过工厂设计应用实践，对 profibus-dp 通讯系统的常见故障进行分析并提出解决方法。路，过短则会由于压胶皮导致接触不良，两者都会产生电磁干扰。据笔者粗略统计， 工厂运行中发生的 dp 故障， 达半数以上是由 dp 线和设备之间的 dp 通讯插头接 驳不当引起的。 其电缆端子接线原理见图 1。图 1 所示， 连接电缆时将 dp 通讯插头的绿线a1、红线 b1 接为进线端；a2、b2 接为出线端。如果接反， 将对检修带来极大的不便。 屏蔽线的连接不要压皮，也不要外露。 若将图中 dp 通讯插头的拨动开关拨 至 off，则表示接通下级结点。 若拨动至 on 的位

3、置， 则表示接入终端电阻，同时甩开后面所有设备。 在 dp 通讯出现故障时，可以利用这一特性进行逐一排查。profibus-dp通讯原理分析profibus 采用开放式现场总线标准，其最大特 点，一是无需对不同制造商、不同品牌的设备进行接 口调整即可完全实现互联互通； 二是其多主从结构，1对于大范围使用的 dp 通讯网络，具有中继功能的 profibus 集线器无论从成本还是功能上，比使用单纯的中继器都优越得多。 采用集线器作为中继使用 时，可以扩大 dp 网络的覆盖范围，一个集线器即可实 现 dp 线的一进多出，其优越性主要表现在此。 虽然集 线器在大范围使用中从成本及应用上优势相对较大，

4、但集线器毕竟不是专用的中继器，它不具备终端功能， 所以在使用过程中，要考虑到这一缺点，否则也容易出 现干扰。对于有些自带终端功能的专用设备，如变频器可方便灵活的构成集中式、集散式和分布式控制系统。 在整个工厂现场总线中，主要用于取代传统的硬线 点对点通讯模式 。通 讯 包 括profibus等profibus -dp、profibus -pa、profibus -fms三种方式，其中 profibus-dp 适用于设备级的高速数据传送，在水泥企业使用较广，组建该通讯系统时 尤其需注意网络的干扰问题。从 通 讯 原 理 分 析 ，profibus -dp 系 统 建 立 在等， 建议都将其设备设

5、置为终端状态，不用理会其在rs485 通讯协议基础之上，其功能原理必然会受到profibus 通讯的制约，因此，组网必需符合 rs485 通讯的网络拓扑结构以及段、终端、中继、分支等规定，特别强调网络的可靠性。否则，组建的 dp 网在理论层次上就行不通。 例如当目标 dp 网波特率187.5k 时，pb-hub6 的可级连数目是 3 级， 而当波特率187.5k 时，可级连数目最多能达到 5 级。 同时，单段电缆长度 不得超过 1km，且其中的结点数不能超过 32。 以 1km 为例，其通讯波特率与电缆的衰减系数见表 1。profibus 电缆内置红、绿两根线，外置屏蔽层。2012-0剥7线-

6、时13，要#根#据#所#采#用#dp#头#类#型#来#考#虑#剥#离2电0缆1长2-07-13#2012-07-13#1 1km电缆长度的通讯波特率与电缆衰减系数通讯波特率16mhz4mhz38.4khz9.6khz衰减系数（1km）42db22db4db2.5db常见故障分析及解决方法2结语3硬件组态中的地址与现场实际设备不符，导致网络无dp 网中的位置，这样构成的 dp 网络将更稳定。 往发生于两种情况：（1）cpu 发热停止运行，一般手动 重启即可；（2） 软件故障， 需在上位机中重新下载程 序。 dp 网中的设备故障有时也会引发所有通讯突然2.1 dp通讯不正常或网络形同断路 丢失的现

7、象，如果排除 cpu 的因素，则是设备故障干某厂刚组建的 profibus-dp 系统在运行初期，扰到整个 dp 网。 这种故障要尽快排除，以免时间过通讯都不正常，整个网络形同断路。 经查证原因，证实 久可能引起其它设备损坏。是上位机的硬件配置与现场设备不完全一致，同时波 2.5 正常运行中某几个设备通讯丢失特率也设置得过高，导致整个网络通讯不正常，形同 根据发生通讯丢失的设备，逐一检查判断是设备断路。 可见上位机与系统硬件配置不当，波特率设置 故障还是 dp 头烧坏所致。 一般情况下，出现多个设 过高或过低，都是影响系统稳定运行的关键；若上位 备通讯丢失与设备损坏的几率较小， 往往多发生于机

8、和 cpu 运行正常， 则应检查下位机网卡是否正常 dp 头烧坏，故更换 dp 头即可。工作，重点检查：（1）与网卡或 cpu 相连的 dp 线连接 2.6 某些设备通讯不定时丢失是否松动；（2）dp 头是否损坏；（3）dp 线是否有短路 这是一种最常见的通讯干扰，也最难解决。 上述现象。 这是下位机网卡的几个易发故障点。 如果是外 的各种故障都可能使 dp 网出现这一现象，因此，需 部干扰源的问题，这一做法很容易查出原因。 检查完 从设备、接线、dp 线长度、节点数等多环节进行逐一毕，再逐一将设备挂上网。 正常组建 dp 网时，建议最 查找故障源。 除此之外， 外部电磁干扰也会导致通好也将设

9、备一个一个往上挂，可以更方便和容易地判 讯不定时丢失。 如：高压电缆、 变频电缆对 dp 网络 断故障点， 并可防止外部干扰源长时间作用于整个 的强磁干扰； 某些设备通讯接口串接产生的信源干dp 网，导致网上其它设备损坏。 扰等。 可见，规范电气设计、工程布线以及设备维护2.2正常通讯中添加设备出现干扰 操作等， 是确保网络通讯稳定正常的关键。 按笔者 在dp 网中一个一个的往上添加设备时， 当挂到的经验， 变频柜、 电场柜等设备的线路尤其是电缆某个设备即整个网络出现干扰， 这是比较常见问题之 屏蔽层的连接， 应视接地网的需要严格规范操作 ，一。 如果干扰时有时无，很可能是由于 dp 线的长度

10、及 该悬空的必须悬空； 一些特殊设备如变频器、 变压所挂的节点数配置不合理。正常情况下，无中继设备时 器进线柜、 直流电场控制柜等， 尽可能使用单独的的 dp 线长度不宜超过 300m， 而节点数以不超过 28 通讯接口，并且节点数尽可能少，一个 dp 段内尽量 个为佳。 许多网络不稳定的原因，多是由 dp 线过长和 挂同一类型的设备；dp 电缆距高压电缆、 变频电缆 节点数过多造成的，此时建议增加新的中继设备；如果 等强磁干扰源至少不低于 1.5m，若现场无法满足这 dp 线长度和节点数并未超出范围， 而干扰仍在发生， 一要求， 可采用穿管或采用铠装屏蔽线以屏蔽电磁 可判断是最后一个设备的

11、dp 头终端电阻损坏， 或者 干扰。是当前设备自身损坏。dp 头损坏，更换一个即可；对于 2.7 类似于终端电阻损坏的通讯干扰当前设备自身损坏，尤其应及时维修或更换，以免成为 dp-hub 作为中继器使用时，由于其没有终端电干扰源，让其长时间作用于 dp 网，最终有可能导致整 阻的特性，所以插在 dp-hub 上的 dp 插头，只要是 个 dp 网所有 dp 头的损坏。 这种情况时有发生。 没有出线的，均要拨到 on 状态，否则，可能会导致类2.3 加入设备无显示并出现干扰 似于终端电阻损坏的通讯干扰。这一现象往往是因为 dp 地址冲突所致。 上位机法识别。 核实地址及硬件组态后，通常可以得到解决。 dp 通讯故障大多都与电气施工不当有一定的关 如前所述，dp 线过长也有可能导致看不到新加的设 系， 如 dp 头接线没接好，dp 线剥离的长短不合适， 备，或即便可以看到但通讯不正常等情况，因此应从地 或在现场施工过程中出现电缆拉伤、压伤等，真正由 址冲突和 dp 线距离两个方面查找原因，排除故障。 于信号干扰造成的通讯问题并不多见。 因此，遇到问2.4 正常运行中所有通讯突然丢失 题时，建议先从硬件入手检查判断故障原因，对及时这一现象很可能是下位机 cpu 引