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Division-Name-Date-Language1ProfiBus现场总线及故障诊断与排除主讲:时向阳Division-Name-Date-Language2三、S7组态配置四、常用诊断工具一、Profibus现场总线概述二、硬件构成五、故障案例分析Division-Name-Date-Language31、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?Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language42、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双向、串行、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网络。什么是现场总线?Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language52、Profibus现场总线1987年Siemens公司等13家企业和5家研究机构联合开发1999成为国际标准IEC61158的组成部分2001年批准成为中国的行业标准JB/T10308.3-2001。发展历程Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language62、Profibus现场总线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、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。Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language72.1Profibus组成•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I/O(例如ET200)的通信。PROFIBUS-DP(分布式外部设备)•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PROFIBUS-DP协议。PROFIBUS-PA(过程自动化)•用于车间级监控网络,FMS提供大量的通信服务,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。PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范)Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language82.1.1PROFIBUS-DP主站之间的通信为令牌方式,主站与从站之间为主从轮询方式,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),而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌(主站),这样的网络为纯主-从系统。Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language92.1.1PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP主站从站Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language102.1.2PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP主站从站DP/PALinkPROFIBUS-PAProfibus现场总线概述Division-Name-Date-Language112.1.3PROFIBUS-FMS主站主站主站主站主站RS485upto12MBit/sProfibus现场总线概述Division-Name-Date-Language122.2Profibus协议结构FMS设备行规DP-行规PA-行规DP-扩充功能DP基本功能现场总线信息规范现场总线数据链路IEC1158-2未用RS-485/光纤用户层应用层(7)(3)~(6)数据链路层(2)物理层(1)PROFIBUS导则+行规EN50170Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language132.3Profibus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PROFIBUS总线使用两端有终端的总线拓扑结构。最多126个站Profibus现场总线概述Division-Name-Date-Language14二、硬件构成PROFIBUS-DP主站从站DP/PALinkPROFIBUS-PA主站从站通讯介质及接口硬件构成Division-Name-Date-Language151、主站带DP接口的CPU•XXXX-DPCP卡•CP342-5•CP443-5HMI•触摸屏硬件构成Division-Name-Date-Language162、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Division-Name-Date-Language173、通讯介质及接口通讯介质接头终端电阻中继器耦合器硬件构成Division-Name-Date-Language183.1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Division-Name-Date-Language193.1通讯介质通讯介质RS485电缆光纤无线波特率kbps9.6~93.75187.550015003000~12000A型电缆长度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Division-Name-Date-Language203.2接头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-Dfemale的接口。电缆夹终端电阻开关硬件构成Division-Name-Date-Language213.2接头每个物理网段支持32个物理设备,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Division-Name-Date-Language223.2接头硬件构成Division-Name-Date-Language233.3终端电阻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=390ΩRt=220ΩRd=390Ω123数据线B45GND6+5v78数据线A9硬件构成offonABA’B’Division-Name-Date-Language243.4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Division-Name-Date-Language253.4中继器连接方式站1中继器2343162343332一个网络,分为两段中继器作为每段的终端,终端电阻均需置为“ON”可进行信号放大网络延长每段中,中继器均作为一个站点,可不分配地址硬件构成Division-Name-Date-Language263.4中继器连接方式中继器123031123031两个网络中继器作为每个网络的一个站点,终端电阻均需置为“ON”信号不能放大网络不能延长两个网络间电气隔离硬件构成Division-Name-Date-Language273.5耦合器DP与PA网络之间的耦合。IM153-2;IM157等符合DP规范硬件构成Division-Name-Date-Language283.6PROFIBUS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、总线连接规则7、终端电阻规则8、布线间距规则硬件构成Division-Name-Date-Language29三、S7组态配置利用Step7软件进行硬件组态Division-Name-Date-Language301、主站(CPU)通过DP接口连接远程I/O站S7组态配置Division-Name-Date-Language312、主站之间主从通讯S7组态配置Division-Name-Date-Language322、主站之间主从通讯地址对应关系S7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、S7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BT200示波器S7编程工具PROFITRACEDivision-Name-Date-Language35四、常用诊断工具1、BT200BT200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、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Division-Name-Date-Language373、S7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,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Division-Name-Date-Language383、S7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_MASTERSYSTEM: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Division-Name-Date-Language394、PROFITRACEProfiTrace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。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被捕捉。常用诊断工具Division-Name-Date-Language40五、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、故障案例分析故障解决:在插分机前子站箱ZS1+3上增加一个中继器,放大信号,故障得到解决
本文标题:profibus现场总线故障诊断与排除
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