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1、PROFIBUS DP网络系统故障诊断方法 二零一二年六月十日 一 自动化通信网络架构 执行器 传感器级 现场级 车间级 工厂级 AS I SINUMERIK RCM TI505非西门子PLC S7 300 S7 400 M7 400 OP SIMATICS5 PROFIBUSDP ET200B L ET200C DP AS I链接模块 AS I 执行器 传感器接口 AS I子模块 传感器和执行器 具有AS IASIC的现场设备 AS I电源 工业以太网 PROFIBUS MPI网络 点对点 PC OS PG 车间级 AS I级 二 SIMATIC子网通信架构 现场级 三 PROFIBUSDP
2、系统简介 PROFIBUSDP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 PROFIBUSDP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态 诊断和报警处理 四 PROFIBUSDP网络系统故障诊断方法 对PROFIBUSDP系统的故障诊断 主要有两种故障诊断方式 1 使用S7及应用软件工具对系统故障进行诊断分析 2 使用物理硬件工具对系统进行诊断分析 五 就上述两种不同的诊断方式详细介绍如下
3、 1 使用STEP7及应用软件工具对系统故障进行诊断分析1 1 使用STEP7对系统故障进行诊断分析 这种诊断分析方式的结构示意图大体如下 诊断选项 诊断缓冲区读出 STEP7软件工具 从站上的LED 硬件诊断 启动信息错误OB SFC13调用 用户程序 诊断FB125 主站上的LED 1 1 1 主 从站模块上的LED指示灯 这种方法主要是通过读取主 从站模块上的LED指示灯状态 来判断故障原因及故障点 模块上LED指示灯状态与所代表的含义及采取的可能处理方法具体如下 DP主站CPU上BUSFLED点亮 闪烁 实际故障状态如下图所示 从指示灯的显示情况推断出可能发生的故障 情况1 总线故障
4、硬件故障 情况2 DP接口故障 情况3 DP主站模式下 波特率设置不当 情况4 DP总线线路发生故障如线路短路等 可以采取的故障补救措施 调用OB86组织块 这样即使DP报故障 CPU也会处在RUN模式 如果OB86没有加载 CPU将切换到STOP模式 检查DP总线电缆是否短路或断路 执行STEP7诊断 通过诊断信息进行有针对性的排查 DP从站上接口模块上指示灯状态 LED状态 SF 灭BF 灭ON 灭含义 接口模块没有电压或者接口模块存在硬件缺陷 补救措施 打开接口模块的24VDC电源电压 LED状态 SF 灭BF 闪烁 点亮ON 点亮含义 接口模块组态错误或者没有模块组态 在DP主站和接口
5、模块之间没有数据通信 原因 PROFIBUSDP地址错误 组态错误或者参数错误 补救措施 检查接口模块 检查组态和参数 检查PROFIBUS地址 1 1 2 借助STEP7工具软件进行故障诊断分析 硬件诊断 启用CPU硬件诊断方法如下图所示 点击 HardwareDiagnostics 选项后将弹出如下画面 通过选择上图 DPSlaveDiagnostics 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 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
6、法如下图所示 通过选择上图 ModuleInformation 选项后 系统将弹出以下模块信息画面 如果ProfibusDP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 DiagnosticBuffer 选项 系统将显示出各项历史事件及报警时刻的故障报警信息 点击相应的故障报警记录 则在下边的对话框中详细的显示出此报警属于何种报警 报警从站地址 如果是从站故障 排查及消除此故障的方法及措施等 维护人员就可以依据上述提示的信息内容 对应信息来排查故障点 这种排查故障点的方法十分快速有效 常用来获取故障信息的组织块 系统功能及功能块分别为OB86 SFC13 FB125 FB126等
7、下面就几个重要模块进行详细介绍 组织块OB86 如果系统发现了一个PROFIBUSDP错误 则CPU操作系统会调用OB86 在DP错误出现以及消失时 系统也都会调用OB86 当出现故障时 通过OB86中的临时变量数值的变化 来获取到底是主站还是从站发生故障 但是如果事先没有调用OB86 则当这种故障发生时 CPU会进入STOP模式 1 1 3 通过编辑用户程序来诊断系统故障 发生故障时 OB86中临时变量变化数值及所代表的含义如下 系统功能SFC13 通过使用SFC13 DPNRM DG 读出所指定的某一个DP从站的详细的诊断数据 这些数据被正确传送了之后 将被输入到指定的目的范围区域 注意
8、SFC13必须在OB1 循环模式 下调用 因为只有这样才能确保结果数据完全被写入 举例 使用 SFC13DPNRM 诊断特定的DP从站故障 W 16 7FC 系统将诊断数据存放在 RECORD 所指定的变量内 然后通过读取变量每一位的 0 或 1 状态 就可以详细确定DP从站具体是什么故障 诊断数据变量结构及每一位所代表的故障含义如下所示 站状态1 字节0字节1字节2字节3字节4字节5 站状态2 站状态3 Profibus主站地址 制造商ID 制造商ID 指定ID 诊断 字节6字节7 字节14 模块状态 字节15 字节34 功能块FB125 通过FB125功能块 也可以获取从站节点错误或者故障
9、的详细信息 调用FB125 包括相同的背景数据块和实际的用户操作数 必须在OB1 OB82和OB86中执行 FB125功能块的调用及程序编写与SFC13类似 这里不再详述 1 2 使用AMPROLYZER应用软件工具来获取故障诊断信息西门子AMPROLYZER软件工具是一种对总线系统状态实时监控 并且帮助我们实时发现并记录下在总线传送或接收数据过程中所发生的报警和错误 它还可以实现对多总线系统的实时状态监控功能 AMPROLYZER应用软件状态监控画面如下图所示 点击上述画面内 Events 选项 将弹出以下画面 上图中红色标记框内所记录的数值表示为从站在接收和传送数据时所产生的诊断故障数 2
10、 使用物理硬件工具对系统进行诊断分析PROFIBUSDP系统硬件诊断工具主要有两种 测试RS485总线电缆的BT200检测设备和诊断中继器 2 1 测试RS485总线电缆的BT200测试设备BT200测试仪器如下图所示 通过使用BT200可诊断三个方面内容的功能 测试PROFIBUSDP电缆 电缆断线 屏蔽故障电缆之间或电缆和屏蔽层之间短路在数据电缆断线或短路情况下的故障定位导致故障的反射的检测已安装电缆的长度 检查DP从站的可访问性 可访问从站的列表单个从站的特定寻址 检查主站和从站的RS485接口 RS485接口的好坏显示PROFIBUSDP站地址 举例 如显示站地址并测试RS485接口的
11、好坏 2 2 诊断中继器诊断中继器它作为一个RS485中继器集成在PROFIBUSDP网络中 具有线路诊断的强大功能 诊断中继器可以在工作过程中快速定位出现在PROFIBUSDP上的线路故障 线路故障通过诊断中继器上的LED进行指示 并且使用STEP7可以执行详细诊断 诊断中继器实物图及网络拓扑图如下所示 诊断中继器可以诊断以下几种类型的故障 信号线发生断线 信号线与屏蔽层发生短路 缺少终端电阻 电气接触断断续续 在一个网段中有过多节点 节点距离诊断中继器太远 在STEP7中 可以使用GSD文件将诊断中继器组态为一个标准DP从站 通过读取诊断中继器诊断缓冲区内的故障信息 可以直接确定故障点及故障原因 并根据提示的故障信息采取相应的解决处理方法 诊断中继器故障诊断详细信息如下图所示
