profibus通讯故障
AP1000总线通信Profibus常见故障分析
Profibus-DP常见故障的分析与处理
982017年1月上 第1期 总第253期公司自动化系统由西门子S7-300PLC、S7-200PLC和S7-1200P L C 系列控制器组成,各个独立的控制系统通过Profibus-DP总线进行组网。
西门子控制器下挂了多个ET-200M 、阀岛系统、贝加莱、托利多称重系统、E M 277、变频器、西门子流速仪等子站。
西门子控制器的从站主要通过P r o f i b u s 总线进行组网。
当系统运行一段时间后经常出现Profibus-DP故障,随着系统应用的普及,维护人员逐渐掌握了该系统的故障处理方法,通过S t e p 7硬件组态、总线上各设备故障指示灯等诊断方法,全面排查优化,可以有效地发现现场总线故障,提高了设备运行的可靠性。
以下内容主要结合现场公司自动化系统运行中Profibus-DP故障进行分析及其处理措施。
1 常见的故障现象故障ｌ:白蛋白分离系统在正常生产运行过程中,阀岛子站突然出现掉网,阀岛子站B F 红色指示灯亮。
将阀岛系统断电复位重新上后电通讯连接无法恢复正常。
粗略地测量—下回路的电阻,其电阻值为56Ω左右,阻值不在正常的范围内。
故障2:在正常生产的时候,西门子流速仪子站会随机出现通讯故障,造成无法测量药品进罐流速,无法继续进行生产。
各个流速仪子站之间只是通过端子连接没有使用D P 头。
将流速仪断电复位重新上电通讯连接恢复正常。
故障3:在正常的生产过程中,搅拌电机变频器子站偶尔出现报通讯故障,导致搅拌电机无法正常运行,但不是很频繁。
经过粗略地检测一下电阻,电阻值为110Ω左右,属于在正常的范围内,偶尔会出现波动,阻值属于在正常范围内。
将搅拌电机变频器断电复位重新上电通讯连接恢复正常。
2 故障的分析及其处理现场总线故障主要是由于这些原因引起的,如:某些线路有破损、D P 接头损坏、电源干扰、中间网络D P 接头的开关位置不正确、接头处进出线接反、某一通讯模块损坏等。
下面是公司通信故障实例。
Profibus-DP总线常见故障的分析与处理
组态、 诊断、 处理和报警。 现场总线的技术成为以后控制各种系 统的可能性很大， 它的应用范围越来越广。 在最近几年来， 随着
（） ２ 对于故障２ 按照 已有的经验， ， 首先应该判断是不是属 于故障Ｉ 测量—下 电阻值， ， 若阻值为１２ １ Ｑ， 说明电阻值属于正
常的范围内， 电缆也没有新的增加， 应该不属于上述的两种故
—
通讯不能正常进行。 考虑到临时铺 设光 缆的成本 比较高， 于是
想 出配备Ｒ ４ ５ Ｓ ８ 中继器， １ ４ 在１￣１子站所在 的电控柜里增配一个 中继器 ， 从而能够稳定信号。 因此， 加装了中继器 以后， 通讯也
就稳 定 了。
Ｄ还会提供非周期通信， Ｐ 这是智能化设备所 需要的， 进而能够
站所 附带的电机 以后， 试车， 发现不再 出现报通讯故障， 因此 ，
可 以判定故障原的因就是电磁干扰。 把通讯电缆 重新铺设， 为 了避免与动力 电缆处于同一个隧道， 将路径也更换掉。 更换完
毕以后， 经长时间的观察， 效果比较良好。 （） ３ 对于故障３ 应 该检查两端Ｄ 通讯头， ， Ｐ 结果发现 末端
中图分类号： Ｐ ７ 文献标识码： Ｔ ２３ Ａ 文章编号： ６３１３ （０ １ ０ －１２０ １７ —１１ ２ １） ６０ ８—２
Ｐ ｏ ｉｕ－ Ｐ Ｄ是￣Ｄ ｃ ｎｒ ｌｚｄ ｅ ｉｈ ｒ 。 ｒ ｆｂ ｓＤ 的 Ｐ ｅ ｅ ｔ ａ ｉ ｅ Ｐ ｒ ｐ ｅ ｙ 它
偶尔通讯故障， 问题一般属于信号衰减 ， 主要有通讯头和接 线
两方面的原因， 但是通过检测， 这两个原因都可以被排除； 测量 下这个双绞线的长度 ， 要是直线距离大约为１０ ， ５ ｍ 又因为 电
—
具有高速 、 成本 的特点， 低 广泛 地应用于 设备 的控制 系统 以 及分散式ｉｏ ／ 的通信 。 它与Ｐ ｏ ｉ ｕ — Ｍ （ｉ ｌ ｂ ｓ ｅ ｓ ｇ ｒ ｆ ｂ ｓＦ ＳＦ ｅ ｄ ｕ Ｍ ｓ ａ ｅ Ｓ ｅ ｉｉ ａ ｉｎ 、 ｒ ｆｂ ｓ Ｐ Ｐ ｏ ｅ ｓ Ａ ｔ ｍ ｔｏ ） 同 ｐ ｃ ｆｃ ｔ ｏ ） Ｐ ｏ ｉｕ — Ａ（ ｒ ｃ ｓ ｕ ｏ ａ ｉｎ 共 组成ＴＰ ｏ ｉｕ 标准 。 ｒｆ ｂ ｓ Ｄ用来高速地传送数据。 ｒ ｆｂ ｓ Ｐ ｏ ｉｕ — Ｐ 从
Profibus DP现场总线通讯故障分析及改善
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Ｊ ０ Ｊ汽 车 ３ －艺 与 材 料
ｌ
（ Ｔ Ｓ ＹＮ＋Ｔ Ｉ Ｄｌ ＋ Ｔ Ｓ ＤＲ＋Ｈ ｅ ａ ｄ ｅ ｒ ＋ Ｉ ×ｌ １ Ｔ Ｂｉ ｔ ＋Ｏ×
１ １ Ｔ Ｂ ｉ ｔ ） ｘ Ｓ ｌ ａ ｖ ｅ ｓ （ 从站同Ｉ ／ Ｏ） ＋ （ Ｔ Ｓ Ｙ Ｎ ＋ Ｔ Ｉ Ｄｌ ＋ Ｆ Ｓ Ｄ Ｒ ＋
（ ３ ３＋７ ５ ＋ｌ １ ＋ｌ ９ ８＋２ ２ ＋２ ２） Ｘｌ ＋（ ３ ３ ＋７ ５＋ｌ ｌ ＋１ ９ ８＋５ ５＋
４ ４） Ｘ１ ＋（ ３ ３ ＋７ ５ ＋ｌ ｌ ＋１ ９ ８ ＋ ９ ９ ＋８ ８） Ｘｌ ＝１ ６ ３ ８ ３ Ｆ １ ３ ｉ ｔ
继 、 源终端 ｌ 掰 ｛ 不 １ ｌ 屏蔽舣 绞线 等．
图２ Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ ＤＰ总 线 上 的 标 准 信 号
＋（ Ｔ 、Ｎ ＋ Ｔｌ １ ） １＋ Ｆ Ｓ Ｉ ） Ｒ ＋ Ｈｅ ａ ｄ ｅ ｌ － ＋Ｉ ×ｌ ｌ ｒ ｌ ＇ Ｂｉ ｔ ＋ ０ Ｘ
ｌ ｌ Ｔ ） ｘ Ｓ Ｉ ： Ｉ Ｖ （ ｓ （ 从 站 Ｉ ／ ０） … ∑ ｒ Ｍｔ ： ＝ （ ３ ３ ＋７ ５ ＋１ １ ＋１ ９ ８ ＋１ １ Ｏ ０＋１ ｌ ０ ０） Ｘ ６＋
一
般 网 络 连 接 器 内 有 终 端 电 阻 和 偏 置 电
Profibus—DP常见故障的分析与处理
Profibus—DP常见故障的分析与处理作者：龚远令来源：《中国科技纵横》2017年第01期摘要：Profibus-DP总线运行—段时间以后，经常会出现设备通讯不稳定、瞬间通信故障、数据跳变、设备失联等故障。
分析认为是通讯电缆太长导致信号衰减、DP通讯头阻值过小、网络末端为连接终端电阻、电磁干扰和接地等原因所致，通过采用加装中继器，重新敷设通讯电缆，确保接地良好等相关措施，确保通讯的网路正常。
关键词：Profibus-DP；电磁干扰；PLC；故障诊断中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0098-02公司自动化系统由西门子S7-300PLC、S7-200PLC和S7-1200PLC系列控制器组成，各个独立的控制系统通过Profibus-DP总线进行组网。
西门子控制器下挂了多个ET-200M、阀岛系统、贝加莱、托利多称重系统、EM277、变频器、西门子流速仪等子站。
西门子控制器的从站主要通过Profibus总线进行组网。
当系统运行一段时间后经常出现Profibus-DP故障，随着系统应用的普及，维护人员逐渐掌握了该系统的故障处理方法，通过Step7硬件组态、总线上各设备故障指示灯等诊断方法，全面排查优化，可以有效地发现现场总线故障，提高了设备运行的可靠性。
以下内容主要结合现场公司自动化系统运行中Profibus-DP故障进行分析及其处理措施。
1 常见的故障现象故障l：白蛋白分离系统在正常生产运行过程中，阀岛子站突然出现掉网，阀岛子站BF 红色指示灯亮。
将阀岛系统断电复位重新上后电通讯连接无法恢复正常。
粗略地测量—下回路的电阻，其电阻值为56Ω左右，阻值不在正常的范围内。
故障2：在正常生产的时候，西门子流速仪子站会随机出现通讯故障，造成无法测量药品进罐流速，无法继续进行生产。
各个流速仪子站之间只是通过端子连接没有使用DP头。
将流速仪断电复位重新上电通讯连接恢复正常。
Profibus-DP网络故障排除指南(070412)
Profibus-DP网络故障排除指南（2007年4月第4版）先确保你已经彻底阅读过并已经理解《DP总线设备及应用》手册（目录：网上家园/硬件手册），然后按以下情况检查：1.站地址重复：底座地址设置重复将导致重复的模块通讯不正常，有时候底座焊接质量也可能导致地址重复，但这种可能性很小。
2.终端匹配器FM192A－TR故障：将导致通讯质量不稳定。
3.未正确设置DP重复器：常规使用时，DP重复器的三个开关均应设置为ON。
当用DP重复器进行分叉网络时，请仔细阅读《DP总线设备及应用》手册。
4.当总线上的一个以上的模块的通讯接口损坏时，有可能导致整段网络的通讯不正常。
目前从理论上没有更好的诊断方法，只能先将没有报离线的模块逐个拔下，如果当拔到某个模块后，剩余的模块通讯恢复正常，则可以判明该模块有故障。
然后可以反过来证实：将其余模块插回，最后再插被怀疑的模块，如果该模块插拔前通讯正常，而插上后通讯变坏，也能证实该模块通讯故障。
5.但段网络上节点配置超过公司实际标准：推荐每段24个模块。
（DP标准为每段32个物理节点，但每台主控占1个节点，每个DP重复器左边占一个节点，右边也占一个节点，再加上底座并非双绞线，性能有所损失，所以目前推荐每段24个模块。
6.DP重复器接地不良：DP重复器的电源地（逻辑地）是通过DIN导轨接机柜的，要确保DIN导轨与机柜保护地良好接触，并确保机柜保护地良好接地。
不良好的接地甚至有可能经常损坏DP重复器。
7.以主控单元为中心，DP重复器应防置在总线上离主控近的一端，而不是远端，否则信号放大和整形的作用减弱。
8.DP线的屏蔽层应保证与屏蔽汇流条接触良好，屏蔽地要保证接地良好（有时直接在本柜接保护地）。
9.底座之间是否紧密接触：由于底座是垂直安装，受重力会下坠，应确保DIN导轨的最下边的模块下安装金属固定夹，并确保该固定夹不轻易上下滑动。
10.确保DP线不要与强电信号或者有经常性的电感性负载开断（如继电器线圈）的信号线绑在一起。
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现场总线故障诊断的一般方法及步骤
2011年 增刊要分为DP/FMS/PA图1 PROFIBUS行规FMS行规因为协议层较为繁琐，渐渐不能适应高速现场总线的需求，实际应用已经很少见到；目前应用最多的是DP和PA行规。
我们这里主要讨论的DP的网络。
PROFIBUS-DP使用两类站：（1）主站（DP-Master，有总线存取权）；（2）从站（DP- Slave，无总线存取权）。
PROFIBUS DP网络理论上最多可有32个主站整个网络中所有的物理站点数可达到127个。
主站之间用令牌传递，获得令牌的主站可以轮询从站。
络拓扑是线性总线，两端带终端电阻，允许一定的短截线（Drop cable）和分支（树）存在。
通讯介质网络距离、通讯站点数取决于信号特性，如两个站点之间采用屏蔽双绞线通讯，9.6kbps波特率时，1.2km可以不使用中继器进行连接（7）不同波特率下的电缆长度表２ 不同传输速度时的电缆长度波特率[bit/s]9.6k19.2k93.75k187.5k500k1500k3M~12M电缆长度（m）1200120012001000400200100（8）终端电阻器PROFIBUS电缆在每个网段的两端应该连接终端电阻。
（9）接地，屏蔽若使用屏蔽双绞电缆，则建议通过低阻抗（即低电感连接方式连接电缆两端的屏蔽和保护地图2 PROFIBUS线性拓扑结构如果网络中需要使用光纤作为通讯介质，则需要使用OLM代替RS485中继器进行网络扩展连接，此时，一般都是将网络连成环网的形式（见图3）。
图3 PROFIBUS光纤环网2.1.3 应用层应用层主要定义了PROFIBUS的数据类型，报文规范，网络管理等内容，对于PROFIBUS报文的了解，有助于对故障报文进行分析。
2.2 PROFIBUS网络常见故障在使用PROFIBUS过程中，常见故障现象有：（1）网络通讯一直不能建立；（2）网络通讯不稳定，有时出现某一个或某几个从站不能通讯；（3）某个电机或者变频器启动时，网络出现通因而找到导致通讯故障的真正原因网络诊断的步骤和方法我们发现：大多2011年 增刊行检测和评估针对评估表中的内容进行说明的同时如何进行（1）当工程师到达一个新的现场时图4 屏蔽层做接地处理处理方法：屏蔽在通讯中有着至关重要的作用，因为工业现场的电磁兼容环境比较恶劣，往往会对通讯造成较大的影响，因而通讯电缆要求有良好的屏蔽并做接地处理。
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PROFIBUS通讯故障一直是困扰现场电气维护人员的难题。
目前SIEMENS的官方资料是不可能公开发表一些排故标准手册的。
我们只能从一些现场的故障处理经验上提炼一些可用的东西。
兄弟的拙见如下：
几个观点
1）PROFIBUS的本质是遵循RS485协议的。
所以每当故障发生时我们还是应该利用以前我们对传统现场总线积累下的经验来考虑问题。
例如：
●线路的屏蔽效果是否良好？
●通讯线路的周围是否容易受到电磁干扰（是否有大电机的动力电缆，尤
其是变频器驱动的电机电缆）？
●PROFIBUS的通讯电缆屏蔽层是否有良好的接地？
●通讯线路是否过长？根据我们的经验100米是PROFIBUS的极限。
所谓
的200米是“浮云”。
●通讯速率是否过快？我们的经验是1.5M以下。
2）维护人员必须了解整个通讯线路上所有通讯设备的设备特性。
例如：
●通讯模块：CP443-*；
●中继放大设备：OBT，OLM，REPEATOR等
●profibus通讯终端设备：编码器，特殊仪表。
了解通讯设备的设备特性对故障判断很有帮助，例如：具有TR和TM编码器在没有24V电源的情况下它所跨结的通讯线路是中断的（进线和出线），进而造成整个线路的故障。
再譬如：从OBT的指示灯和OLM测试孔的电压上就能判断线路故障和线路衰减程度。
总之对通讯线路上所有设备的设备特性的掌握对点检员而言是“必须的”。
3）对于终端电阻的理解是非常重要的。
我们PROFIBUS线路上的两终端电阻的阻值是220Ω，说白了这两个电阻的作用和以前我们用的铜轴电缆上的电阻一样。
当我们发现整个线路通讯上的所有站都异常时，我们首先要考虑终端电阻是否正常。
把所有站点脱离开线路，并联测量线路阻值为110Ω左右，单独测量中断电阻就应该是220Ω。
如果不是这样那就一定是第一个站或最后一个站相连的线路（要算上插头）出现了问题。
4）想办法去搞一个profibus的诊断仪。
目前我们炼钢厂买了一个PROTRACE
的profibus诊断仪。
目前正在摸索和总结使用经验。
类似的产品还很多，不一定要买我们选用的产品。
这种诊断仪器应当具备检测每个通讯站点通讯电压功能，搜索线路上所有站点并能排列出现场实际物理连接TOP的功能。
这种诊断仪器价格在2W左右。
小技巧
1）当某条线路上的所有站点都“掉站”。
这种现象往往是线路故障，重点查一下两头和终端电阻相关的电缆。
具体的方法如上述第三点所述。
当然如果PLC 上的CP模块出现异常，也会这个德行。
2）只有某一个站“掉站”。
这种现象往往是该站点的IM模块出现了问题，或者该站点的24V电源出现了问题，或者插头没插紧。
不过，我们在连铸一号机组和修磨机组上出现过由于ET200上的I/O模板异常导致某个站点“丢失”
的情况。
这种由于I/O引起的通讯故障往往是因为I/O模块的接地、短路造成ET200电压异常。
修磨机组使用ET200L型模块，机械在电焊作业时没有正常接地，导致ET200底板多处激穿，所以IM模块在工作中24V电压一直不稳定。
3）线路上的站点不规则的轮流“掉站”。
这种现象最难处理。
但可以从以下几个方面入手：
●从最后一个站开始沿着实际的连接TOP逐一向第一个站切换插头上终
端电阻的“ON”“OFF”开关，每切换一次观察通讯状况。
如果当某个
站的成为终端站后通讯稳定。
那么问题就出在这个站点以后的线路或站
点的通讯设备上。
炼钢厂称之为“分段法”。
●如果线路上有光缆设备，我们不得不怀疑光缆是否有衰减。
一般我们在
使用OBT的场合用的都是PCF和POF塑料光缆。
没法检测衰减。
但有
一个技巧，把光缆插头拔下来，用白纸检查插头里光的“光晕”。
如果在
OLM使用场合有可能使用的是玻璃光缆，我们可以使用FLUK测试仪来
检测光缆的衰减度，或直接在OLM的测试孔上量电压，如果小于100mV，那就肯定是问题了。
●大多数这种现象都是和电磁干扰有关，想办法把通讯电缆和动力电缆分
开。
提醒
●摸清所有PROFIBUS通讯线路的物理连接TOP，并在控制室张贴物理连
接TOP图对我们进行故障排查很有帮助。
虽然这是一个累人的苦差事，但它是一项非常重要的基础工作。
●在更换新的通讯设备时，别忘了把原来地址拨盘记下来，并正确设定新
的备件。
（这种错误屡有发生）
●切记要保持通讯介质远离热源，如果通讯介质长期在钢包附近，不采取
隔热措施肯定对绝缘或光缆的反射层不利
●平常点检时候要通过“五官感知”插头的锈蚀情况。
在定修时要检查插
头内的屏蔽线的紧固情况。
如果有条件最好将“卡接式”插头都换成靠螺丝紧固的插头，“卡接式”插头时间就了容易发生接触不良，并且难以检查。
●如果在移动的场合一定要选用兰色的PROFIBUS通讯电缆，这种电缆是
拖曳式柔性电缆，切记不要用紫色的普通电缆替代。