PROFIBUSDP网络系统故障诊断方法

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-TI 505,非西门子,PLC,S7-300,S7-400,M7-400,OP,SIMATIC S5,PROFIBUS DP,ET 200B/L,ET 200C,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-I ASIC,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,.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，PROFIBUS,DP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,.PROFIBUS DP,网络系统故障诊断方法,对,PROFIBUS DP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：,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,LED,的指示灯,诊断缓冲区,读出,STEP 7,软件工具,从站上的,LED,硬件诊断,启动信息,错误,OB,SFC 13,调用,用户程序,诊断,FB 125,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,BUSF LED,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,(,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,OB 86,组织块，这样即使,DP,报故障，,CPU,也会处在,RUN,模式；,如果,OB 86,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,24 V DC,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,和接口模块之间没有数据通信。,原因：,PROFIBUS DP,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,“,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。,.,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，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,PROFIBUS DP,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：,序号,临时变量,数值,所表示的含义,1,OB86_FLT_ID,B#16#C3,DP,主站系统故障,2,OB86_FLT_ID,B#16#C4,DP,从站系统故障,3,OB86_FLT_ID,B#16#C5,DP,站中有故障,.,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：,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,“,SFC13 DPNRM,”,诊断特定的,DP,从站故障,进入离开事件,主站地址,从站诊断地址/主站系统,OB86,.,.,.,sfc13,EN,ENO,REQ,LADDR,RET_VAL,?.?,RECORD,?.?,BUSY,?.?,?.?,从站错误,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,含义,站状态 2,DP,从站必须重新参数化,诊断消息可用,如果,DP,从站可用，,Bit=“1”,激活响应监视,收到控制命令,“FREEZE”,收到控制命令,“SYNC”,该位总为,“0,DP,从站未激活,含义,位,站状态 1,无法访问,DP,从站,0,DP,从站还没有准备好,1,组态与设置不对应,2,外部诊断可用,3,DP,从站不支持该功能,4,主站不能中断从站响应,5,从站类型与组态不对应,6,DP,从站由不同的主站组态,7,：,.,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.,使用物理硬件工具对系统进行诊断分析,PROFIBUS DP,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,PROFIBUS DP,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,RS 485,接口：,RS 485,接口的好坏,显示,PROFIBUS DP,站地址。,举例：如显示站地址并测试,RS 485,接口的好坏,2.2.,诊断中继器,诊断中继器它作为一个,RS 485,中继器集成在,PROFIBUS DP,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,PROFIBUS DP,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,STEP 7,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：,故障位置的图形化显示：,在节点,X,和,Y,之间,到节点,X,或,Y,的距离,显示可能的故障原因：,断线，联结电缆，终端电阻，,.,补救措施：,插入终端电阻,详细内容：,显示故障的详细内容,