1、ProfiBus现场总线及故障诊断与排除,主讲：时向阳,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,1、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,2、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,2、Profibus现场总线,发展历程,Profibus现场总线概述,2、Profibus现场总
2、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,2.1 Profibus组成,Profibus现场总线概述,2.1.1 PROFIBUS-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
3、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,2.1.1 PROFIBUS-DP,PROFIBUS-DP,主站,从站,Profibus现场总线概述,2.1.2 PROFIBUS-PA,PROFIBUS-DP,主站,从站,PROFIBUS-PA,Profibus现场总线概述,2.1.3 PROFIBUS-FMS,Profibus现场总线概述,2.2 Profibus协议结构,Profibus现场总线概述,2.3 Profibus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,2,3,4,31,中继器,62,61,32,33,一段最多32个站
4、，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,二、硬件构成,主站,从站,通讯介质及接口,硬件构成,1、主站,硬件构成,2、从站,硬件构成,3、通讯介质及接口,硬件构成,3.1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,3.1通讯介质,通讯介质,RS485电缆,光纤,无线,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,3.2接头,PROFIBUS插头用于连接PROFIB
5、US电缆和PROFIBUS的站点，接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口。,硬件构成,3.2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,3.2接头,硬件构成,3.3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=390 ,Rt=220 ,Rd=390 ,1,2,3数据线B,4,5 GND,6 +5v,7,
6、8 数据线A,9,硬件构成,off,on,A,B,A,B,3.4中继器,硬件构成,3.4中继器,连接方式,站1,中继器,2,3,4,31,62,34,33,32,一个网络，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,3.4中继器,连接方式,中继器,1,2,30,31,1,2,30,31,两个网络 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,3.5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
7、,3.6PROFIBUS网络安装规则,硬件构成,三、S7组态配置,利用Step7软件进行硬件组态,1、 主站（CPU）通过DP接口连接远程I/O站,S7组态配置,2、主站之间主从通讯,S7组态配置,2、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,三、S7组态配置,四、常用诊断工具,四、常用诊断工具 1、BT200,BT200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.,2、示
8、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,3、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,3、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_D
9、P_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
10、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,4、PROFITRACE,ProfiTrace 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
11、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,五、故障案例分析,五、故障案例分析,五、故障案例分析,五、故障案例分析,修改重试限制可解决大部分网路闪断问题，但，是临时性的，最终还是要从电缆、接线、干扰、终端等方面着手解决。,五、故障案例分析,五、故障案例分析,故障点确定：二分法,CPU,电阻,Na,Nb,电阻,将CPU和最后一个站点中间的一个站点定义为B，CPU定义为A,将B的终端电阻拨到ON，将网络分为二,确定故障点或段,进行相应的处理。,1故障在B以后。 2将B站点定义为A。 3将A的终端电阻拨到OFF 4将A和最后一个站点中间的一个站点重新定义为B,B 以及以前的站点（C PU一 侧）是否正常？,1故障在B以前。 2将B的终端电阻拨到 OFF， 3将B和A中间的一个站点重新定义为B,不再具备二分条件,Y,N,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,交流完毕，谢谢大家！,
