PROFIBUSDP的故障诊断方法 2
PROFIBUS DP总线故障
摘要:阐述基于西门子S7-300PLC软件编程的故障诊断方法，以PROFIBUS现场总线系统故障处理为例，介绍软件编程故障诊断方法的具体应用和注意事项。
关键词:PROFIBUS现场总线PLC 软件编程故障处理PLC具有高可靠性和可维修性，通过其操作系统或监控程序可实现较完善的自诊断功能。
西门子S7-300PLC用户程序由数量丰富的组织块(OB)、功能(FC)、功能块(FB)和系统功能(SFC)等逻辑块组成。
OB允许用户创建在特定时间内执行的程序或对特定事件响应的程序，如对故障处理OB编程，一旦PLC控制系统出现硬件故障，PLC操作系统会自动调用相应故障处理OB进行故障诊断；OB中的OB1为主程序，包含用户编写的主干程序，FC、FB 和SFC中编有子程序，供081直接或间接调用，受PLC模块诊断能力限制，对某些硬件故障，操作系统无法调用故障处理OB进行自诊断，则必须在OB1或FC中编程。
一、双复合胎面挤出联动线控制系统1．基本组成青岛黄海橡胶集团双复合胎面挤出联动线采用基于PROFIBUS现场总线的全分布式控制系统，PROFIBUS-DP连接西门子S7-300PLC，构成单主一多从的总线网络（图1）。
控制系统主要组成：①PLC是系统主控制器，作为整个现场总线网络的主站，上位工控机安装S7-300/400PLC编程软件STEP7和组态软件InTouch。
②智能从站，如远程分布式I/O( ET200M)、直流调速器(6RA70)、交流调速器(MM4401MM420)、裁断位置控制器(EVS9300)等。
③外部设备，如继电器、各类开关、传感器以及未和PROFIBUS总线连接的变频器、直流调速器等。
2．控制系统故障类型(1)外部设备故障。
直接影响PLC 系统工作，故障原因一般是设备损坏或寿命到期。
(2)智能从站故障。
可直接引发直流电机、变频电机或伺服电机的传动故障，导致胎面挤出联动线瘫痪。
( 3)PLC系统故障。
如何对PROFIBUS DP通信进行诊断？
如何对PROFIBUS DP通信进行诊断？可以查看从站接口模块上代表通信的指示灯判断故障原因。
1．从站接口模块上BF红灯常亮，表示PROFIBUS DP的通信已经中断，需要检查下面几项：①检查至DP 主站的总线电缆是否断开，主站是否上电。
可以通过测量电阻阻值的方法判断DP电缆的通断。
将所有总线连接器从站点上拔下，在一端测量DP电缆中红/绿线之间的阻值。
如果两端终端电阻都置于"On"位置，电阻阻值在110欧姆左右，如果将一端终端电阻置于"Off"位置，电阻阻值在220欧姆左右，如果两端终端电阻都置于"Off"位置，电阻阻值应该是无穷大。
②总线连接器是否已正确插入，电缆连接是否正确，总线连接器上的终端电阻设置是否正确。
错误的接线和终端电阻设置也会导致通信中断。
位于网络终端的总线连接器应该将DP电缆连接在"In"接口上，且终端电阻应该置于"On"位置。
网络中间站点终端电阻应该置于"Off"位置。
图1 DP电缆接线和终端电阻设置③同时如果DP主站上代表通信的指示灯BF/BUSF红灯常亮，说明总线电缆有短路或主站DP端口损坏。
拔掉主站总线连接器，如果变为红灯闪烁，说明是总线电缆有问题，如果还是红灯常亮，就是主站DP端口损坏。
2. 从站接口模块上BF红灯闪烁，表示PROFIBUS DP的通信已经连通但是组态错误，需要检查下面几项：①从站组态的和实际设置的PROFIBUS 地址不一致。
首先，接口模块的PROFIBUS地址要在断电下设置，如果带电设置需要重新上电。
有些型号的接口模块PROFIBUS地址设置DIP开关最下面一个要始终在OFF位置。
②已组态的从站与实际安装不相符。
检查从站安装是否缺少模块或模块有错误，或者是否插入了未组态的模块。
模块版本和安装顺序是否和组态一致。
ET200S子站要检查是否在最后安装了终端模块。
PROFIBUS DP 网络系统故障诊断方法
1.1.3.通过编辑用户程序来诊断系统故障
AS-I (执行器-传感器接口)
AS-I电源
具有 AS-I ASIC的现场设备
传感器和执行器
-SINUMERIK, RCM
-TI 505 非西门子PLC
现场级
ET 200B/L
AS-I子模块 AS-I级
三.PROFIBUS DP 系统简介
PROFIBUS DP是现场总线的一种，采用主从的通讯方式，主 要用于实现现场级智能主站与现场从站设备之间对时间要求严 格的循环高速数据通信传送。主站周期地读取从站的输入信息 并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站 （PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，
⑵. 通过CPU诊断缓冲区读取故障报警信息： 启用CPU诊断缓冲区的方法如下图所示：
通过选择上图“Module Information”选项后，系统将弹出 以下模块信息画面：
如果Profibus DP系统存在故障，上图中诊断状态将显示为 故障报警，选择图中的“Diagnostic Buffer”选项，系统将显
启用CPU硬件诊断方法如下图所示：
点击“Hardware Diagnostics”选项后将弹出如下 画面：
通过选择上图“DP Slave Diagnostics”选项后，下面的窗口将 显示出详细的DP从站故障报警信息，包括组态不同、参数错误 等信息，通过详细的故障信息，就可以采取相应对策的解决方 法去处理，如检查并重新下载硬件组态等补救方法。
Profibus DP调试和使用故障
Profibus DP调试和使用故障DP总线故障－调试过程故障1，A、B的连接出错；2，左右进线和出线的顺序出错，注意总线接头上的箭头；3，接地的屏蔽层没有接好，或者A、B线没有接好；4，DP主站以及DP从站组态错误，如设备订货号错误（硬件在线可以找出此故障）、DP/MPI总线插口的组态错误等（表现的现象是可以在set pc/pg interface里面找到总线，就是连接不上）；5，在 CPU 内编程寻址的从站地址错误，可以查看诊断缓冲区；6，使用终端电阻的站点断电，整个网络瘫痪。
DP总线故障－使用过程故障1DP总线控制的变频器，经常F082停机系统为S7 414-3 CPU，带了两个IM467，CPU上的DP口和其中一个IM467带有一堆I/O，另外一个IM467带了一些变频器（五十几个）和测速装置以及张力测量装置。
速度为3M，这条总线经常出现问题，下面称之为驱动总线。
系统中挂在驱动总线上的变频器经常报出F082的故障，然后整个PLC系统停机，手动复位变频器后设备可以重新启动，每隔3－10小时出现一次，即使所有的变频器不启动，也会出现变频器给出F082报警的故障。
变频器为西门子6se70的MASTERDRIVE以及SIMODRIVE sensor和第三方的测速设备。
最大变频器为170千瓦左右。
此套系统已经正常工作了两年，之前没有任何问题，所以排除是程序或者波特率以及线缆过长的问题。
整个系统中有两个Reapter，之间的从站数量不超过32个，大约20个左右，驱动电缆和信号电缆分桥架排放或者90度交叉；变频器的DP总线电缆采用西门子原装屏蔽电缆，屏蔽层接在变频器的机壳上。
在CPU处屏蔽层接在机壳上。
电机到变频器采用屏蔽电缆。
问：1，是否为接地点氧化问题？2，单端接地，双端接地？3， F082的意思是总线信号没有送到变频器，但是现场发生故障的变频器不是固定在某些设备上，而是一堆变频器，此起彼伏的报警，所以估计不是通讯板的故障。
PROFIBUS-DP网络通讯故障分析及处理方法
PROFIBUS-DP 网络通讯故障分析及处理方法发布时间：2023-01-28T08:22:50.278Z 来源：《科技新时代》2022年9月16期作者：张文学朱仕鑫王帅[导读] 对于自动化设备张文学朱仕鑫王帅重庆钢铁股份有限公司重庆 401220摘要：对于自动化设备，总线的可靠性会直接影响设备的运行和生产安全，总线一旦发生故障，比电气故障更难解决，从而导致生产设备长时间停机。
发生网络故障的概率远低于一般电气故障。
这使得很多现场设备管理维护人员更关注各种设备电气故障或机械故障的预防及处理，忽视总线的维护或及时有效地处理网络故障，从而导致通讯故障处理时间延迟。
在此基础上，有必要对PROFIBUS-DP网络通信故障分析及处理方法进行研究。
关键词：PROFIBUS-DP；网络通讯；故障分析；处理方法引言PROFIBUS-DP总线具有可用于设备级控制系统和分布式I/O通信的高速低成本特征，与PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS一起构成了PROFIBUS标准。
PROFIBUS-DP总线可用于现场层的高速数据传输。
主站可以根据设置的周期读取从站输入的信息，并向从站发送输出信号。
除了周期数据传输功能外，PROFIBUS-DP总线还可以提供一些智能化设备运行所需的非周期通信。
1、PROFIBUS-DP网络介绍1.1 DP网络基本原理介绍PROFIBUS-DP协议将网络上的设备分为主设备和从设备两种。
主站通常是CPU（中央控制器）或CP板（通信模板），从站通常是“远程I/O”。
PROFIBUS-DP主节点必须知道PROFIBUS网络的DP辅地址、DP辅类型、数据交换区域和诊断缓存区域。
DP网络有单主站和多主站传输模式。
对于多主站系统，主站之间通过令牌（Token）传递对总线的控制权。
PROFIBUS-DP主节点启动整个网络的通信，并初始化DP从节点。
首先，根据DP地址将硬件配置信息（参数和IO配置）写入相应的从属服务器。
PROFIBUSDP网络系统故障诊断
02
站点故障
设备硬件故障或电源故障可能导致 站点无法正常工作。
其他硬件故障
如电源故障、内存错误等，也可能 是由于硬件问题引起的。
04
软件故障
配置错误
在DP网络系统配置过程中，可能出现参数设置错误或配置文件损坏。
通信错误
可能是由于软件驱动程序错误、不兼容或通信协议错误导致的。
站点地址冲突
站点地址设置重复可能导致通信故障。
定期检查硬件设备
总结词
及时发现潜在问题
详细描述
定期对Profibus DP网络系统的硬件设备进行检查，包括 网络电缆、连接器、接口模块等，确保它们完好无损， 没有物理损坏或老化现象。
总结词
确保设备正常运行
详细描述
检查硬件设备的运行状态，如电源供应、散热情况等， 确保设备在正常工作范围内运行，避免因过热或电源问 题导致的故障。
总结词
及时更换损坏部件
详细描述
一旦发现硬件设备有损坏或故障，应及时进行更换，避 免故障扩大影响整个网络系统的正常运行。
定期更新软件系统
总结词
提升系统稳定性和安全性
详细描述
定期更新Profibus DP网络系统的软件系统，包括驱动程序、固件等， 以修复可能存在的漏洞和问题，提升系统的稳定性和安全性。
其他软件故障
如固件更新问题、软件兼容性问题等，也可能是软件故障的表现。
03
故障诊断方法与步骤
观察法
总结词
通过观察设备外观、指示灯状态等判断故障。
详细描述
观察Profibus DP网络系统设备是否有明显的物理损坏，如破损、烧焦等；检查 各模块、连接器等是否连接正常，无脱落或松动现象；查看设备指示灯状态， 判断是否正常工作。
PROFIBUSDP网络系统故障诊断方法
PROFIBUSDP网络系统故障诊断方法PROFIBUS DP（Decentralized Peripherals）是一种常用的工业自动化领域的现场总线协议。
在工业自动化生产中，如果PROFIBUS DP网路系统出现故障，将会导致生产线停工，影响生产效率。
因此，及时准确地诊断故障并进行修复是非常重要的。
本文将介绍一些常用的PROFIBUS DP网络系统故障诊断方法。
首先，了解PROFIBUSDP网络的基本拓扑结构对于故障诊断非常重要。
PROFIBUSDP网络通常由主站和从站组成，主站负责向从站发送指令，从站根据指令完成相应的动作，并将结果返回给主站。
在一个典型的拓扑结构中，多个从站通过总线连接到一个主站上。
这些从站之间的连接是通过网络线缆实现的。
因此，在进行故障诊断时，首先要检查整个网络的连接情况，确保网络线缆的接触良好，没有松动或者断开的情况。
其次，使用专业的故障诊断工具进行实时监测和分析是非常重要的。
PROFIBUSDP网络故障诊断工具通常包括网络分析仪和网络诊断软件。
网络分析仪可以实时监测网络中的数据通信和信号传输情况，可以检测线缆连接质量、通信速率等参数。
网络诊断软件可以通过解析网络中的数据包，帮助诊断网络通信问题。
例如，当发现从站无法响应主站的指令时，可以使用网络诊断软件查看从站是否接收到了相关指令，并且分析从站的响应是否正常。
此外，了解PROFIBUSDP网络常见的故障现象和故障原因也是非常重要的。
常见的故障现象包括网络通信不稳定、从站无法响应指令、通信速率降低等。
常见的故障原因可能包括网络线缆接触不良、从站配置错误、网络中存在干扰信号等。
通过对故障现象和故障原因的了解，可以更快速地定位故障所在，并采取相应的解决方案。
最后，定期进行PROFIBUSDP网络的维护和保养也是非常必要的。
在维护和保养过程中，可以对网络线缆进行检查和维修，确保其质量良好。
同时，可以对网络中的从站进行检查，确保其配置正确，并且固件和软件版本与主站相匹配。
PROFIBUS-DP通讯的常见故障及解决方法
变 频 柜 、电场 柜 等 设备 的线路 尤 其 是 电缆 屏 蔽 层 的连 接 应 视 接 地 网 的需 要 严 格 规 范操 作 ． 该 悬 空 的必 须 悬 空 ：一 些 特 殊 设 备 如 变 频 器 、变 压 器进线柜 直 流 电场 控 制 柜 等 ，尽 可 能使 用单 独 的 通讯接 Ｉ ２ Ｉ 并 且 节 点 数 尽 可 能 少 ． ｄ Ｐ段 内尽 量 － ＂Ｄ 挂同 类 型 的设 备 ； Ｐ电缆 距 高压 电缆 、变频 电缆 Ｄ 等 强 磁 干 扰 源至 少 不 低 于 １ ５ 若 现 场无 法 满 足 这 ｍ．
． ．
一
断 路 。可见 上位机 与 系统硬 件 配置 不 当 ， 特率 设 置 波 过 高或 过 低 ， 是 影 响 系统 稳 定运 行 的关 键 ； 上 位 都 若
机 和 Ｃ Ｕ 运 行 正 常 ，则 应 检 查 下 位 机 网 卡 是 否 正 常 Ｐ
备 通讯 丢失 与设 备 损 坏 的 几率 较 小
在Ｄ Ｐ网 中一 个 一 个 的 往 上 添 加 设 备 时 ， 当挂 到 某 个 设 备 即 整 个 网 络 出现 干 扰 ，这 是 比较 常 见 问 题 之
一
的强 磁 干 扰 扰等
。
；某 些 设备 通Leabharlann 讯 接 口串接 产 生 的信 源 干
可 见 ， 范 电气 设计 、 程 布线 以 及设 备 维护 规 工
的各种故障都可能使Ｄ Ｐ网出现这一现象
从 设备
、
．
因此 ． 需
接线 、 ＤＰ线 长 度 、 点 数 等 多 环 节 进 行 逐 一 节
。
查找故障源
讯 不 定 时丢 失
除 此 之 外 ．外 部 电 磁 干 扰 也 会 导 致 通
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TAGE
OL
模块外部电压出现故障=1
OB82_FLD_CON BO
NCTR
OL
模块未插入前面连接器=1
OB82_NO_CON BO
FIG
OL
模块未被组态=1
OB82_CONFIG_ BO
ERR
OL
模块参数设置不正确=1
OB82_MDL_TYP BYT
E
E
模块模式类型
14
OB82块的变量声明表
变量名称
错误代码=B#16#42Leabharlann OB82_EV_CLAS S
BYT E
故障事件标识符
故障发生=B#16#39，故障排除 =B#16#38
OB82_PRIORIT Y
BYT E
该组织块的执行优先级
OB82_OB_NUM BER
BYT E
OB编号=82
OB82_RESERVE D_1
BYT E
保留
OB82_IO_FLAG
当CPU出现硬件或软件故障时SF会亮，但无法提供 到底是哪种故障造成的。
2
3
4
5
➢ SF红色常亮：CPU有硬件故障或软件错误。 ➢ BF红色常亮：总线通讯故障。 ➢ BF红色闪烁：CPU作为主站时，可能总线电缆有故
障，或连接的从站有故障。 ➢ BATF红色常亮：电池故障。 ➢ BF红色闪烁：CPU作为从站时，可能DP通信中断，
11
调用OB82块的要求 ➢ 熟悉OB82块的变量名称、类型及其用途。 ➢ 理解变量中的数据格式及其含义。 ➢ 开启I/O模块的诊断中断功能。 ➢ 编写OB82块的程序，把诊断数据保存到共享数据块
中，便于其它块程序读取分析。
12
OB82块的变量声明表
变量名称 类型
说明
OB82_FLT_ID
BYT E
BYT 输入模块出错=B#16#54 E 输出模块出错=B#16#55
OB82_MDL_AD WO 发生故障13模块的起始地址
OB82块的变量声明表
变量名称 类型
说明
OB82_EXT_FAULBO
T
OL
模块出现外部故障=1
OB82_PNT_INF BO
O
OL
模块某通道出现故障=1
OB82_EXT_VOL BO
或PROFIBUS地址、项目组态参数错误。 ➢ 电源DC24V红色闪烁：输出电路过载。 ➢ 电源DC24V不亮：输出短路，输入过压或欠压。
有关的LED故障诊断功能详情请查阅相关手册
6
二、使用STEP7的在线故障诊断功能 1. STEP7与DP网络系统建立在线连接。 2. 调用【PLC】菜单中的【诊断/设置】项目执行硬
1
一、使用PLC的LED故障指示诊断功能 当网络、网络中的设备出现故障时，主站的CPU、
远程I/O从站、智能从站和信号模块的LED指示灯提供 了故障指示报警，为故障检修提供了帮助。有关LED 故障诊断识别的详细信息，可以查阅相关设备的用户 使用手册。LED故障指示诊断具有以下特点：
➢ 简单、直观、方便。 ➢ 故障指示范围较大，无法提供更多的细节。例如：
存DB82的调用次数和诊断数据。调用次数设为整型 ，其它数据类型与DB82的变量数据类型保持一致。 ➢ 创建一个取名DB82的共享数据块，在块内声明一个 取名为DB82_Diag的结构型变量，结构类型为 UDT82。 ➢ 编写OB82的程序，把调用次数和诊断数据保存在 DB82中的DB82_Diag变量中。
用户如果编写故障组织块的故障处理程序，当系统 出现故障时，系统执行相关的处理程序，有利于故障 的排查和检修。
9
类型
冗余错误
异步故障
同步错误
名称
OB70、OB72(只适用于H系统) OB80 时间错误 OB81 电源故障 OB82 I/O模块诊断中断 OB83 插入/移走模板中断 OB84 CPU硬件故障 OB85 程序循环错误 OB86 机架或分布式I/O故障 OB87 通讯错误 OB121 编程错误 OB122 访问错误
10
优先级别
25、28
26
引起错误的 OB的优先级
1、OB82的诊断功能 能监测具备诊断中断功能的I/O模块，当I/O模块出现
故障时，发出诊断中断请求，系统调用OB82组织块， 把诊断数据存入OB82的变量中，供用户读取。
➢ 引起诊断中断，把诊断数据 存入OB82组织块的变量中。
➢ 没有下载OB82块，会使CPU 处于STOP状态。
件诊断、模块信息任务，从中反馈的数据查找出故 障的部位。
7
8
三、使用故障中断组织块的诊断功能 STEP提供了几个用于故障诊断的组织块，当系统出
现故障时，操作系统会自动调用与之相关的组织块， 执行组织块内的程序。如果用户没有对这些组织块编 写故障处理程序且下载至CPU，那么系统会使CPU处 于STOP状态。导致用户很难知道是哪种故障原因导 致停机。
PROFIBUS-DP的故障诊断
现化网络控制系统的站点越来越多，网络系统越来 越复杂。网络系统某一个或几个节点出现故障，会影 响整个系统的运行。掌握并熟练应用有效的诊断功能 ，可有利于缩短维修时间，提高设备使用效率。
诊断 方法
使用PLC的LED故障指示诊断功能 使用STEP7的在线故障诊断功能 使用故障中断组织块的诊断功能 使用PCS7的故障诊断监控系统
保留
OB82_DATE_TIM DATE_AND_T 出现故障调用OB82时的日
E
IME
期和时间
16
OB82_MDL_TYPE的代码含义
7
0
需要 维护
来自 替换 者的 诊断 中断
存在 存在 用户 通道 信息 信息
17
模块 等级
开启I/O模块的诊断中断功能
双击
18
双击
19
调用OB82的编程方法 ➢ 创建一个取名为UDT82的结构型数据，用于定义保
保留
OB82_RACK_FLT
BO OL
扩展机架故障=１
OB82_PROC_FLT
BO OL
处理器故障=１
15
OB82块的变量声明表
变量名称
类型
说明
OB82_FUSE_FLT BOOL
模块的保险丝断开
OB82_HW_INTR _FLT
BOOL
模块的硬件中断丢失=1
O_3B82_RESERVEDBOOL
类型
说明
OB82_WTCH_DOG_ BO
FLT
OL
看门狗定时器响应=1
OB82_INT_PS_FLT
BO OL
模块内部电源故障=1
OB82_PRIM_BATT_ FLT
BO OL
模块后备电池故障=1
OB82_BCKUP_BATTBO
_FLT
OL
模块备份失败=1
OB82_RESERVED_2
BO OL
20
双击