profibus现场总线故障诊断与排除

1、Division - Name - Date - Language1ProfiBus现场总线及故障诊断与排除 主讲：时向阳主讲：时向阳 Division - Name - Date - Language2三三、S7S7组态组态配置配置四、常用诊断四、常用诊断工具工具一、一、ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述二二、硬件构成、硬件构成五五、故障案例分析、故障案例分析Division - Name - Date - Language31 1、总线、总线总线：Bus，是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。什么是总线？ProfibusProfib

2、us现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language42 2、现场总线、现场总线 现场总线：是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向、串行双向、串行、多节点数字通信的系统、多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。网络。 什么是现场总线？ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language52 2、ProfibusProfibus现场总线现场总线1987年年

3、Siemens公司等公司等13家企业家企业和和5家研究机构家研究机构联合开发联合开发1999成为国际标成为国际标准准IEC 61158的的组成部分组成部分2001年批准成年批准成为中国的行业标为中国的行业标准准JB/T 10308.3-2001。发展历程ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language62 2、ProfibusProfibus现场总线现场总线n 作为众多现场总线家族的成员之一，ProfiBus是在欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也是目前国际上通用的现场总线标准之一。ProfiBus是属于单元级

4、、现场级的SIMITAC网络，适用于传输中、小量的数据。其开放性可以允许众多的厂商开发各自的符合ProfiBus协议的产品，这些产品可以连接在同一个ProfiBus网络上。ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language72.1 2.1 ProfibusProfibus组成组成 一种高速低成本数据传输，用于自动化一种高速低成本数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式系统中单元级控制设备与分布式I/OI/O（例如（例如ET 200ET 200）的通信。）的通信。PROFIBUS-DP（分（分布式外部设备）布式外部设

5、备） 用于过程自动化的现场传感器和执行器用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的的低速数据传输，使用扩展的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP协议。协议。PROFIBUS-PA（过（过程自动化）程自动化） 用于车间级监控网络，用于车间级监控网络，FMSFMS提供大量的提供大量的通信服务，用以完成中等级传输速度进通信服务，用以完成中等级传输速度进行的循环和非循环的通信服务。行的循环和非循环的通信服务。PROFIBUS-FMS（现场总线报文规范）（现场总线报文规范） ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date -

6、 Language82.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPn 主站之间的通信为主站之间的通信为令牌方式令牌方式，主站与从站之间为，主站与从站之间为主从轮询方式主从轮询方式，以及这两种，以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从站），而它的方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从站），而它的逻辑令牌逻辑令牌只含只含有 一 个有 一 个 主 动 令 牌主 动 令 牌 （ 主 站 ） ， 这 样 的 网 络 为（ 主 站 ） ， 这 样 的 网 络 为 纯 主纯 主 - - 从 系 统从 系 统 。ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Di

7、vision - Name - Date - Language92.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP主站主站从站从站ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language102.1.2 PROFIBUS-PA2.1.2 PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP主站主站从站从站DP/PA LinkDP/PA LinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PAProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Lang

8、uage112.1.3 PROFIBUS-FMS2.1.3 PROFIBUS-FMS 主站 主站 主站 主站 主站 RS 485 up to 12MBit/s ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language122.2 2.2 ProfibusProfibus协议结构协议结构 FMS 设备设备 行规行规 DP-行规行规 PA-行规行规 DP-扩充功能扩充功能 DP 基本功能基本功能 现场总线信息规范现场总线信息规范 现场总线数据链路现场总线数据链路 IEC 1158-2 未用未用 RS-485/光纤光纤 用户层用户层 应

9、用应用层层（7） (3)(6) 数据链路数据链路层层（2） 物理层（物理层（1） PROFIBUS 导则导则+行规行规 EN 50 170 ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概述Division - Name - Date - Language132.3 2.3 ProfibusProfibus传输技术传输技术中继器没有站地址，被计算在每段的最多站数中。站1中继器23431中继器62613233一段最多32个站，两端有终端n PROFIBUS总线使用两端有终端的总线拓扑结构。总线使用两端有终端的总线拓扑结构。最多126个站ProfibusProfibus现场总线概述现场总线概

10、述Division - Name - Date - Language14二、硬件构成二、硬件构成PROFIBUS-DP主站主站从站从站DP/PA DP/PA LinkLinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PA主站从站通讯介质及接口硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language151 1、主站、主站带DP接口的CPU XXXX-DPCP卡 CP342-5 CP443-5HMI 触摸屏硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language162 2、从站、从站ET200M/S带DP接口的控制器带DP接口的智能仪表硬件构成硬件

11、构成Division - Name - Date - Language173 3、通讯介质通讯介质及及接口接口通讯介质接头终端电阻中继器耦合器硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language183.13.1通讯介质通讯介质通讯介质RS485电缆 PROFIBUS(类型1)介质是一根屏蔽双绞电缆，屏蔽可以提高电磁兼容(EMC)能力。硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language193.13.1通讯介质通讯介质通讯介质RS485电缆光纤无线 波特率波特率kbps9.693.75187.55001500300012000A型电缆长

12、度m12001000400200100B型电缆长度m120060020070特点：长距离 户外铺设 抗电磁兼容的环境设备：OLM和OBT网络结构：点对点连接 线性拓扑 星形拓扑 冗余光纤环网硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language203.23.2接头接头n PROFIBUS插头用于连接PROFIBUS电缆和PROFIBUS的站点，接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口。 电缆夹 终端电阻开关 硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language213.23.2接头接头n 每个物理网段支持32个物理设备

13、，且在物理网段终端的站点应该设置终端电阻,防止浪涌保证通讯质量。而每个PROFIBUS插头上，都内置了终端电阻，需要是可以接入（On）和切除（Off）。硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language223.23.2接头接头硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language233.33.3终端电阻终端电阻n PROFIBUS电缆的两端应该连接终端电阻。终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种原因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。Ru=390 Rt=220 Rd=390 123数据线B45 GND6 +5v

14、78 数据线A9硬件构成硬件构成offonABABDivision - Name - Date - Language243.43.4中继器中继器为什么使用中继器？增加节点延长网络放大信号隔离网段硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language253.43.4中继器中继器n 连接方式站1中继器2343162343332n 一个网络，分为两段n 中继器作为每段的终端，终端电阻均需置为“ON”n 可进行信号放大n 网络延长n 每段中，中继器均作为一个站点，可不分配地址硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language263.43.4中

15、继器中继器n 连接方式中继器123031123031n 两个网络n 中继器作为每个网络的一个站点，终端电阻均需置为“ON”n 信号不能放大n 网络不能延长n 两个网络间电气隔离硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language273.53.5耦合器耦合器n DP与PA网络之间的耦合。n IM153-2;IM157等n 符合DP规范硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language283.63.6PROFIBUSPROFIBUS网络安装规则网络安装规则1、1m线规则2、2m线规则3、分支线规则4、设备数量规则5、接地与屏蔽规则6、总

16、线连接规则7、终端电阻规则8、布线间距规则硬件构成硬件构成Division - Name - Date - Language29三、三、S7S7组态配置组态配置利用Step7软件进行硬件组态Division - Name - Date - Language301 1、 主站（主站（CPUCPU）通过）通过DPDP接口连接远程接口连接远程I/OI/O站站 S7S7组态配置组态配置Division - Name - Date - Language312 2、主站之间主从通讯、主站之间主从通讯S7S7组态配置组态配置Division - Name - Date - Language322 2、主站之

17、间主从通讯、主站之间主从通讯 地址对应关系S7S7组态配置组态配置主站从I10.0开始的4个字节从Q10.0开始的4个字节从Q20.0开始的4个字节从I20.0开始的4个字节从站Division - Name - Date - Language33三、三、S7S7组态配置组态配置需注意的问题1、GSD文件2、DP地址3、传输率4、地址对应关系5、编译保存下载Division - Name - Date - Language34四、常用诊断工具四、常用诊断工具BT200示波器S7编程工具PROFITRACEDivision - Name - Date - Language35四、常用诊断工具四、

18、常用诊断工具1 1、BT200BT200BT200是西门了的提供的PROFIBUS网络诊断设备，可以进行网络距离检测，网络连接的质量的检查(比如断线、短路等等)，常用于项目现场施工布线阶段.Division - Name - Date - Language362 2、示波器、示波器示波器常常用于检测PROFIBUS通讯的波形，一般用于项目投产运行后进行网络通讯信号质量的检测。常用诊断工具常用诊断工具Division - Name - Date - Language373 3、S7S7编程工具编程工具STEP7等编程工具也可以做为网络诊断的一种工具。在STEP7软件中，提供了“在线诊断”的功能，

19、可以实时的对PROFIBUS网络进行最直接的诊断。比如:哪些从站出现故障，可在STEP7的诊断缓冲区中直接得到故障信息，因此一般用于项目调试过程中以及项目运行过程中的网络诊断。常用诊断工具常用诊断工具Division - Name - Date - Language383 3、S7S7编程工具编程工具另外STEP7还提供了一些PROFIBUS的诊断功能块，比如FB125/FC125等.CHECK_ACTIVE :为1时开始检测从站。EXTERNAL_DP_INTERFACE :选择DP主站的接口，0表示集成在CPU上的DP主站，1表示外部DP主站 接口，如CP443-5等。DP_MASTERS

20、YSTEM :PROFIBUS的ID号，在硬件组态中可以查看到,数据类型为INT。DATA_FIELD :50个字节的数据区，仅供FC125内部使用，数据类型为POINTER。SUM_SLAVES_DIAG :从站诊断的总数，数据类型为INT。LIST_SLAVES_NOT_PRESENT:检查到丢失的从站（软件已经组态但是现场没有连接硬件），16个字节的数据区，每一个数据位对应一个从站，置1表示一个从站丢失，如果丢失的从站返回或维修好，相对应的位复位。数据类型为POINTER。LIST_SLAVES_ERROR :故障的从站（部分模块有故障，其他模块可以连续运行），16个字节的数据区，每一个

21、数据位对应一个从站，置1表示一个从站故障，如果故障的从站返回或维修好，相对应的位复位。数据类型为POINTER。RETVAL :调用FC125时的状态返回值，数据类型为INT。BUSY :为1表示当前正在执行。常用诊断工具常用诊断工具Division - Name - Date - Language394 4、PROFITRACEPROFITRACEn ProfiTrace 将所有主要工具，如分析仪，示波器，条线图及DP-VO/V1主站集成为一体。n 常见问题如噪音，反射，电压下降，终端器问题，双地址，断线及组态等都可以很容易地检测出来。偶尔出现的问题如过冲，错误报文，重试及诊断也可以很容易地

22、被捕捉。常用诊断工具常用诊断工具Division - Name - Date - Language40五、故障案例分析五、故障案例分析1、故障现象：梗丝柜3#4#的进、出柜设备自动、单机均不能启动。在线监控发现12#子站掉线，通讯模块（ET200S)BF亮红灯，其它站正常。原因分析：整段网络只有12#子站掉线，说明是12#子站自身问题。故障解决：更换12#子站通讯模块。Division - Name - Date - Language41五、故障案例分析五、故障案例分析故障解决故障解决：在插分机前子站箱上增加一个中继器，放大信号，故障得到解决。原因分析原因分析：控制子站箱内ET200S通讯模块

23、上BF灯会闪烁几下，说明是此处网络闪断故障。S7监控发现插分机的网络闪断，应用网络诊断仪对回潮段网络进行在线诊断，发现从插分机开始至后面几个子站箱上线电压瞬间下降至。2、故障现象、故障现象：插分机在带电情况下（不管工作与否）会偶尔出现四个锁紧臂装置松开和锁紧两个状态自动切换状况，从而影响插分机的正常工作。Division - Name - Date - Language42五、故障案例分析五、故障案例分析3、故障现象、故障现象：气流干燥机预热与生产过程中,会出现因为PA站点掉站而引起设备停机，造成生产中断。根据程序监控，在开始预热时松散蒸汽薄膜阀定位器瞬时掉线数次，其它站点（不固定）偶尔瞬时掉线。前期已更换干燥机PA子站箱内所有接头及连线。原因分析原因分析：PA电缆、接头、干扰及松散蒸汽薄膜阀定位器均可能产生以上问题故障解决故障解决：检查线