1、Division - Name - Date - Language1ProfiBus現場總線及故障診斷與排除 主講：時向陽主講：時向陽 Division - Name - Date - Language2三三、S7S7組態組態配置配置四、常用診斷四、常用診斷工具工具一、一、ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述二二、硬件構成、硬件構成五五、故障案例分析、故障案例分析Division - Name - Date - Language31 1、總線、總線總線：Bus，是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束。什么是總線？ProfibusProfib

2、us現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language42 2、現場總線、現場總線 現場總線：是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向、串行雙向、串行、多節點數字通信的系統、多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。網絡。 什么是現場總線？ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language52 2、ProfibusProfibus現場總線現場總線1987年年

3、Siemens公司等公司等13家企業家企業和和5家研究機構家研究機構聯合開發聯合開發1999成為國際標成為國際標準準IEC 61158的的組成部分組成部分2001年批準成年批準成為中國的行業標為中國的行業標準準JB/T 10308.3-2001。發展歷程ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language62 2、ProfibusProfibus現場總線現場總線n 作為眾多現場總線家族的成員之一，ProfiBus是在歐洲工業界得到最廣泛應用的一個現場總線標準，也是目前國際上通用的現場總線標準之一。ProfiBus是屬于單元級

4、、現場級的SIMITAC網絡，適用于傳輸中、小量的數據。其開放性可以允許眾多的廠商開發各自的符合ProfiBus協議的產品，這些產品可以連接在同一個ProfiBus網絡上。ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language72.1 Profibus2.1 Profibus組成組成 一種高速低成本數據傳輸，用于自動化一種高速低成本數據傳輸，用于自動化系統中單元級控制設備與分布式系統中單元級控制設備與分布式I/OI/O（例如（例如ET 200ET 200）的通信。）的通信。PROFIBUS-DP（分（分布式外部設備）布式外部設

5、備） 用于過程自動化的現場傳感器和執行器用于過程自動化的現場傳感器和執行器的低速數據傳輸，使用擴展的的低速數據傳輸，使用擴展的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP協議。協議。PROFIBUS-PA（過（過程自動化）程自動化） 用于車間級監控網絡，用于車間級監控網絡，FMSFMS提供大量的提供大量的通信服務，用以完成中等級傳輸速度進通信服務，用以完成中等級傳輸速度進行的循環和非循環的通信服務。行的循環和非循環的通信服務。PROFIBUS-FMS（現場總線報文規范）（現場總線報文規范） ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date -

6、 Language82.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPn 主站之間的通信為主站之間的通信為令牌方式令牌方式，主站與從站之間為，主站與從站之間為主從輪詢方式主從輪詢方式，以及這兩種，以及這兩種方式的混合。一個網絡中有若干個被動節點（從站），而它的方式的混合。一個網絡中有若干個被動節點（從站），而它的邏輯令牌邏輯令牌只含只含有 一 個有 一 個 主 動 令 牌主 動 令 牌 （ 主 站 ） ， 這 樣 的 網 絡 為（ 主 站 ） ， 這 樣 的 網 絡 為 純 主純 主 - - 從 系 統從 系 統 。ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Di

7、vision - Name - Date - Language92.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP主站主站從站從站ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language102.1.2 PROFIBUS-PA2.1.2 PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP主站主站從站從站DP/PA LinkDP/PA LinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PAProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Lang

8、uage112.1.3 PROFIBUS-FMS2.1.3 PROFIBUS-FMS 主站 主站 主站 主站 主站 RS 485 up to 12MBit/s ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language122.2 Profibus2.2 Profibus協議結構協議結構 FMS 設備設備 行規行規 DP-行規行規 PA-行規行規 DP-擴充功能擴充功能 DP 基本功能基本功能 現場總線信息規范現場總線信息規范 現場總線數據鏈路現場總線數據鏈路 IEC 1158-2 未用未用 RS-485/光纖光纖 用戶層用戶層 應

9、用應用層層（7） (3)(6) 數據鏈路數據鏈路層層（2） 物理層（物理層（1） PROFIBUS 導則導則+行規行規 EN 50 170 ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概述Division - Name - Date - Language132.3 Profibus2.3 Profibus傳輸技術傳輸技術中繼器沒有站地址，被計算在每段的最多站數中。站1中繼器23431中繼器62613233一段最多32個站，兩端有終端n PROFIBUS總線使用兩端有終端的總線拓撲結構。總線使用兩端有終端的總線拓撲結構。最多126個站ProfibusProfibus現場總線概述現場總線概

10、述Division - Name - Date - Language14二、硬件構成二、硬件構成PROFIBUS-DP主站主站從站從站DP/PA DP/PA LinkLinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PA主站從站通訊介質及接口硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language151 1、主站、主站帶DP接口的CPU XXXX-DPCP卡 CP342-5 CP443-5HMI 觸摸屏硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language162 2、從站、從站ET200M/S帶DP接口的控制器帶DP接口的智能儀表硬件構成硬件

11、構成Division - Name - Date - Language173 3、通訊介質及接口、通訊介質及接口通訊介質接頭終端電阻中繼器耦合器硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language183.13.1通訊介質通訊介質通訊介質RS485電纜 PROFIBUS(類型1)介質是一根屏蔽雙絞電纜，屏蔽可以提高電磁兼容(EMC)能力。硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language193.13.1通訊介質通訊介質通訊介質RS485電纜光纖無線 波特率波特率kbps9.693.75187.55001500300012000A型電纜

12、長度m12001000400200100B型電纜長度m120060020070特點：長距離 戶外鋪設 抗電磁兼容的環境設備：OLM和OBT網絡結構：點對點連接 線性拓撲 星形拓撲 冗余光纖環網硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language203.23.2接頭接頭n PROFIBUS插頭用于連接PROFIBUS電纜和PROFIBUS的站點，接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口。 電纜夾 終端電阻開關 硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language213.23.2接頭接頭n 每個物理網段支持32個物理設

13、備，且在物理網段終端的站點應該設置終端電阻,防止浪涌保證通訊質量。而每個PROFIBUS插頭上，都內置了終端電阻，需要是可以接入（On）和切除（Off）。硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language223.23.2接頭接頭硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language233.33.3終端電阻終端電阻n PROFIBUS電纜的兩端應該連接終端電阻。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號反射在通信過程中，有兩種原因導致信號反射:阻抗不連續和阻抗不匹配。Ru=390 Rt=220 Rd=390 123數據線B45 GND6 +5

14、v78 數據線A9硬件構成硬件構成offonABABDivision - Name - Date - Language243.43.4中繼器中繼器為什么使用中繼器？增加節點延長網絡放大信號隔離網段硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language253.43.4中繼器中繼器n 連接方式站1中繼器2343162343332n 一個網絡，分為兩段n 中繼器作為每段的終端，終端電阻均需置為“ON”n 可進行信號放大n 網絡延長n 每段中，中繼器均作為一個站點，可不分配地址硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language263.43.4

15、中繼器中繼器n 連接方式中繼器123031123031n 兩個網絡n 中繼器作為每個網絡的一個站點，終端電阻均需置為“ON”n 信號不能放大n 網絡不能延長n 兩個網絡間電氣隔離硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language273.53.5耦合器耦合器n DP與PA網絡之間的耦合。n IM153-2;IM157等n 符合DP規范硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language283.63.6PROFIBUSPROFIBUS網絡安裝規則網絡安裝規則1、1m線規則2、2m線規則3、分支線規則4、設備數量規則5、接地與屏蔽規則6、

16、總線連接規則7、終端電阻規則8、布線間距規則硬件構成硬件構成Division - Name - Date - Language29三、三、S7S7組態配置組態配置利用Step7軟件進行硬件組態Division - Name - Date - Language301 1、 主站（主站（CPUCPU）通過）通過DPDP接口連接遠程接口連接遠程I/OI/O站站 S7S7組態配置組態配置Division - Name - Date - Language312 2、主站之間主從通訊、主站之間主從通訊S7S7組態配置組態配置Division - Name - Date - Language322 2、主站

17、之間主從通訊、主站之間主從通訊 地址對應關系S7S7組態配置組態配置主站從I10.0開始的4個字節從Q10.0開始的4個字節從Q20.0開始的4個字節從I20.0開始的4個字節從站Division - Name - Date - Language33三、三、S7S7組態配置組態配置需注意的問題1、GSD文件2、DP地址3、傳輸率4、地址對應關系5、編譯保存下載Division - Name - Date - Language34四、常用診斷工具四、常用診斷工具BT200示波器S7編程工具PROFITRACEDivision - Name - Date - Language35四、常用診斷工具四

18、、常用診斷工具1 1、BT200BT200BT200是西門了的提供的PROFIBUS網絡診斷設備，可以進行網絡距離檢測，網絡連接的質量的檢查(比如斷線、短路等等)，常用于項目現場施工布線階段.Division - Name - Date - Language362 2、示波器、示波器示波器常常用于檢測PROFIBUS通訊的波形，一般用于項目投產運行后進行網絡通訊信號質量的檢測。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language373 3、S7S7編程工具編程工具STEP7等編程工具也可以做為網絡診斷的一種工具。在STEP7軟件中，提供了“在線診斷”的功能

19、，可以實時的對PROFIBUS網絡進行最直接的診斷。比如:哪些從站出現故障，可在STEP7的診斷緩沖區中直接得到故障信息，因此一般用于項目調試過程中以及項目運行過程中的網絡診斷。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language383 3、S7S7編程工具編程工具另外STEP7還提供了一些PROFIBUS的診斷功能塊，比如FB125/FC125等.CHECK_ACTIVE :為1時開始檢測從站。EXTERNAL_DP_INTERFACE :選擇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_MASTER

20、SYSTEM :PROFIBUS的ID號，在硬件組態中可以查看到,數據類型為INT。DATA_FIELD :50個字節的數據區，僅供FC125內部使用，數據類型為POINTER。SUM_SLAVES_DIAG :從站診斷的總數，數據類型為INT。LIST_SLAVES_NOT_PRESENT:檢查到丟失的從站（軟件已經組態但是現場沒有連接硬件），16個字節的數據區，每一個數據位對應一個從站，置1表示一個從站丟失，如果丟失的從站返回或維修好，相對應的位復位。數據類型為POINTER。LIST_SLAVES_ERROR :故障的從站（部分模塊有故障，其他模塊可以連續運行），16個字節的數據區，每一

21、個數據位對應一個從站，置1表示一個從站故障，如果故障的從站返回或維修好，相對應的位復位。數據類型為POINTER。RETVAL :調用FC125時的狀態返回值，數據類型為INT。BUSY :為1表示當前正在執行。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language394 4、PROFITRACEPROFITRACEn ProfiTrace 將所有主要工具，如分析儀，示波器，條線圖及DP-VO/V1主站集成為一體。n 常見問題如噪音，反射，電壓下降，終端器問題，雙地址，斷線及組態等都可以很容易地檢測出來。偶爾出現的問題如過沖，錯誤報文，重試及診斷也可以很容易

22、地被捕捉。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language40五、故障案例分析五、故障案例分析1、故障現象：梗絲柜3#4#的進、出柜設備自動、單機均不能啟動。在線監控發現12#子站掉線，通訊模塊（ET200S)BF亮紅燈，其它站正常。原因分析：整段網絡只有12#子站掉線，說明是12#子站自身問題。故障解決：更換12#子站通訊模塊。Division - Name - Date - Language41五、故障案例分析五、故障案例分析故障解決故障解決：在插分機前子站箱上增加一個中繼器，放大信號，故障得到解決。原因分析原因分析：控制子站箱內ET200S通訊模

23、塊上BF燈會閃爍幾下，說明是此處網絡閃斷故障。S7監控發現插分機的網絡閃斷，應用網絡診斷儀對回潮段網絡進行在線診斷，發現從插分機開始至后面幾個子站箱上線電壓瞬間下降至。2、故障現象、故障現象：插分機在帶電情況下（不管工作與否）會偶爾出現四個鎖緊臂裝置松開和鎖緊兩個狀態自動切換狀況，從而影響插分機的正常工作。Division - Name - Date - Language42五、故障案例分析五、故障案例分析3、故障現象、故障現象：氣流干燥機預熱與生產過程中,會出現因為PA站點掉站而引起設備停機，造成生產中斷。根據程序監控，在開始預熱時松散蒸汽薄膜閥定位器瞬時掉線數次，其它站點（不固定）偶爾瞬時掉線。前期已更換干燥機PA子站箱內所有接頭及連線。原因分析原因分析：PA電纜、接頭、干擾及松散蒸汽薄膜閥定位器均可能產生以上問題故障解決故障解決：檢查線