1、一一. .自动化通信网络架构自动化通信网络架构执行器执行器-传感传感器级器级现场级现场级车间级车间级工厂级工厂级AS-I-SINUMERIK, RCM-TI 505非西门子非西门子PLC S7-300 S7-400 M7-400 OPSIMATIC S5PROFIBUS DPET 200B/LET 200CDP/AS-I链接模块AS-I (执行器执行器-传感器接口传感器接口)AS-I子模块传感器和执行器具有 AS-I ASIC的现场设备AS-I电源工业以太网工业以太网PROFIBUS MPI 网络网络点对点点对点 PC, OS PGP G 7 2 0车间级车间级AS-I级级二二.SIMATIC
2、.SIMATIC子网通信架构子网通信架构现场级现场级三三.PROFIBUS DP .PROFIBUS DP 系统简介系统简介 PROFIBUS DP PROFIBUS DP是现场总线的一种，采用主从的通讯方式，主是现场总线的一种，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（PLCPLC）程序循环时间
3、短。除周期性用户数据传输外，）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS PROFIBUS DPDP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。报警处理。四四.PROFIBUS DP .PROFIBUS DP 网络系统故障诊断方法网络系统故障诊断方法 对对PROFIBUS DPPROFIBUS DP系统的故障诊断，主要有系统的故障诊断，主要有两种故障诊断方式：两种故障诊断方式： 1. 1.使用使用S7S7及应用软件工具对系统故障进行诊断分析；及应用软件工具对系统故障进行诊断分析； 2. 2.使用使用物理硬件工具
4、对系统进行诊断分析。物理硬件工具对系统进行诊断分析。五五. .就上述两种不同的诊断方式详细介绍如下：就上述两种不同的诊断方式详细介绍如下： 1.1.使用使用STEP7STEP7及应用软件工具对系统故障进行诊断分析及应用软件工具对系统故障进行诊断分析 1.1. 1.1.使用使用STEP7STEP7对系统故障进行诊断分析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：这种诊断分析方式的结构示意图大体如下： 诊断选项诊断选项 LED的指示灯的指示灯诊断缓冲区诊断缓冲区读出读出STEP 7软件工具软件工具从站上的从站上的LED硬件诊断硬件诊断启动信息启动信息错误错误OBSFC 13调用调用
5、用户程序用户程序诊断诊断FB 125主站上的主站上的LED1.1.1.1.1.1.主、从站模块上的主、从站模块上的LEDLED指示灯指示灯 这种方法主要是通过读取主、从站模块上的这种方法主要是通过读取主、从站模块上的LEDLED指示灯状态，指示灯状态，来判断故障原因及故障点，模块上来判断故障原因及故障点，模块上LEDLED指示灯状态与所代表的含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：义及采取的可能处理方法具体如下： DP DP主站主站CPUCPU上上BUSF LEDBUSF LED点亮点亮/ /闪烁，实际故障状态如下图所示：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
6、能发生的故障：从指示灯的显示情况推断出可能发生的故障： 情况情况 1 1：总线故障：总线故障 ( (硬件故障硬件故障) ) 情况情况 2 2：DPDP接口故障接口故障 情况情况 3 3：DPDP主站模式下，波特率设置不当主站模式下，波特率设置不当 情况情况 4 4：DPDP总线线路发生故障如线路短路等。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：可以采取的故障补救措施：调用调用OB 86OB 86组织块，这样即使组织块，这样即使DPDP报故障，报故障，CPUCPU也会处在也会处在RUNRUN模式；模式；如果如果OB 86OB 86没有加载，没有加载，CPUCPU将切换到将切换到ST
7、OPSTOP模式；模式；检查检查DPDP总线电缆是否短路或断路；总线电缆是否短路或断路；执行执行STEP7STEP7诊断，通过诊断信息进行有针对性的排查。诊断，通过诊断信息进行有针对性的排查。DPDP从站上接口模块上指示灯状态：从站上接口模块上指示灯状态：LEDLED状态：状态： SF =SF =灭灭 BF=BF=灭灭 ON =ON =灭灭含义：含义：接口模块没有电压或者接口模块存在硬件缺陷。接口模块没有电压或者接口模块存在硬件缺陷。 补救措施：补救措施： 打开接口模块的打开接口模块的24 V DC24 V DC电源电压。电源电压。 LEDLED状态：状态： SF =SF =灭灭 BF=BF=
8、闪烁闪烁/ /点亮点亮 ON =ON =点亮点亮含义：含义： 接口模块组态错误或者没有模块组态接口模块组态错误或者没有模块组态在在DPDP主站主站 和接口模块之间没有数据通信。和接口模块之间没有数据通信。原因：原因： PROFIBUS DPPROFIBUS DP地址错误、组态错误或者参数错误。地址错误、组态错误或者参数错误。补救措施：补救措施： 检查接口模块。检查接口模块。 检查组态和参数。检查组态和参数。 检查检查PROFIBUSPROFIBUS地址。地址。 1.1.2.1.1.2.借助借助STEP7STEP7工具软件进行故障诊断分析工具软件进行故障诊断分析. 硬件诊断：硬件诊断： 启用启用
9、CPUCPU硬件诊断方法如下图所示：硬件诊断方法如下图所示：点击点击“Hardware DiagnosticsHardware Diagnostics”选项后将弹出如下画选项后将弹出如下画面：面：通过选择上图通过选择上图“DP Slave DP Slave DiagnosticsDiagnostics”选项后选项后，下面的窗口将下面的窗口将显示出详细的显示出详细的DPDP从站故障报警信息，包括组态不同、参数错误从站故障报警信息，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
10、救方法。法去处理，如检查并重新下载硬件组态等补救方法。. 通过通过CPUCPU诊断缓冲区读取故障报警信息：诊断缓冲区读取故障报警信息： 启用启用CPUCPU诊断缓冲区的方法如下图所示：诊断缓冲区的方法如下图所示： 通过选择上图通过选择上图“Module InformationModule Information”选项后选项后，系统将弹出系统将弹出以下模块信息画面：以下模块信息画面：如果如果Profibus DPProfibus DP系统存在故障，上图中诊断状态将显示为系统存在故障，上图中诊断状态将显示为故障报警，选择图中的故障报警，选择图中的“Diagnostic BufferDiagnost
11、ic Buffer”选项，系统将显选项，系统将显示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，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。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
12、用来获取故障信息的组织块、系统功能及功能块分别为常用来获取故障信息的组织块、系统功能及功能块分别为OB86OB86、SFC13SFC13、FB125FB125、FB126FB126等，下面就几个重要模块进行详细等，下面就几个重要模块进行详细介绍：介绍：.组织块组织块OB86OB86：如果系统发现了一个：如果系统发现了一个PROFIBUS DPPROFIBUS DP错误，则错误，则CPUCPU操作系统会调用操作系统会调用OB86OB86。在。在DPDP错误出现以及消失时，系统也都会错误出现以及消失时，系统也都会调用调用OB86OB86。当出现故障时，通过。当出现故障时，通过OB86OB86中的临
13、时变量数值的变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调用OB86OB86，则当这种故障发生时，则当这种故障发生时，CPUCPU会进入会进入STOPSTOP模式。模式。1.1.31.1.3. .通过编辑用户程序来诊断通过编辑用户程序来诊断系统故障系统故障发生故障时，发生故障时，OB86OB86中临时变量变化数值及所代表的含义如下：中临时变量变化数值及所代表的含义如下： 序号序号临时变量临时变量数值数值所表示的含义所表示的含义1OB86_FLT_ID B#16#C3DP主站系统故障主站系统故障2OB86_
14、FLT_ID B#16#C4DP从站系统故障从站系统故障3OB86_FLT_ID B#16#C5 DP站中有故障站中有故障.系统功能系统功能SFC13SFC13：通过使用：通过使用SFC13SFC13“DPNRM_DGDPNRM_DG”读出所指定的某读出所指定的某一个一个DPDP从站的详细的诊断数据。这些数据被正确传送了之后，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。将被输入到指定的目的范围区域。 * *注意：注意：SFC13SFC13必须在必须在OB1OB1“循环模式循环模式”下调用，因为只有这样下调用，因为只有这样才才能确保结果数据完全被写入。能确保结果
15、数据完全被写入。举例：使用举例：使用“SFC13 DPNRMSFC13 DPNRM”诊断特定的诊断特定的DPDP从站故障从站故障进入离开事件进入离开事件主站地址主站地址从站诊断地址从站诊断地址/ 主站系统主站系统OB86.sfc13ENENOREQLADDRRET_VAL?.?RECORD?.?BUSY?.?.?从站错误从站错误W#16#7FC系统将诊断数据存放在系统将诊断数据存放在“RECORDRECORD”所指定的变量内，然后通过读所指定的变量内，然后通过读取变量每一位的取变量每一位的“0 0”或或“1 1”状态，就可以详细确定状态，就可以详细确定DPDP从站具体从站具体是是什么故障。诊断
16、数据变量结构及每一位所代表的故障含义如下什么故障。诊断数据变量结构及每一位所代表的故障含义如下所示：所示：站状态站状态 1字节字节 0字节字节 1字节字节 2字节字节 3字节字节 4字节字节 5站状态站状态 2站状态站状态 3Profibus主站地址主站地址制造商制造商ID制造商制造商ID指定指定ID：诊断诊断字节字节 6字节字节 7：字节字节 14模块状态模块状态：字节字节 15：字节字节 34含义含义站状态站状态 2DP从站必须重新参数化从站必须重新参数化诊断消息可用诊断消息可用如果如果DP从站可用，从站可用，Bit =“1”激活响应监视激活响应监视收到控制命令收到控制命令 “FREEZE
17、”收到控制命令收到控制命令“SYNC”该位总为该位总为“0DP从站未激活从站未激活含义含义位位站状态站状态 1无法访问无法访问DP从站从站0DP从站还没有准备好从站还没有准备好1组态与设置不对应组态与设置不对应2外部诊断可用外部诊断可用3DP从站不支持该功能从站不支持该功能4主站不能中断从站响应主站不能中断从站响应5从站类型与组态不对应从站类型与组态不对应6DP从站由不同的主站组态从站由不同的主站组态7：. .功能块功能块FB125FB125：通过：通过FB125FB125功能块，也可以获取从站节点错误功能块，也可以获取从站节点错误或者故障的详细信息，调用或者故障的详细信息，调用FB125(F
18、B125(包括相同的背景数据块和实包括相同的背景数据块和实际的用户操作数际的用户操作数) )必须在必须在OB1OB1、OB82OB82和和OB86OB86中执行。中执行。FB125FB125功能块功能块的调用及程序编写与的调用及程序编写与SFC13SFC13类似，这里不再详述。类似，这里不再详述。1.2.1.2.使用使用AMPROLYZERAMPROLYZER应用软件工具来获取故障诊断信息应用软件工具来获取故障诊断信息 西门子西门子AMPROLYZER AMPROLYZER 软件工具是一种对总线系统状态实时监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
19、过控、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。状态监控功能。AMPROLYZERAMPROLYZER应用软件状态监控画面如下图所示：应用软件状态监控画面如下图所示：点击上述画面内点击上述画面内“EventsEvents”选项，将弹出以下画面：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。数据时所产生的诊断故障数。 2.2.使用物理硬件工具对系统进行诊断分析使
20、用物理硬件工具对系统进行诊断分析 PROFIBUS DP PROFIBUS DP系统硬件诊断工具主要有两种：测试系统硬件诊断工具主要有两种：测试RS485RS485总线总线电缆的电缆的BT200BT200检测设备和诊断中继器。检测设备和诊断中继器。2.1.2.1.测试测试RS485RS485总线电缆的总线电缆的BT200BT200测试设备测试设备BT200BT200测试仪器如下图所示：测试仪器如下图所示：通过使用通过使用BT200BT200可诊断三个方面内容的功能：可诊断三个方面内容的功能：.测试测试PROFIBUS DPPROFIBUS DP电缆：电缆： 电缆断线电缆断线/ /屏蔽故障屏蔽故
21、障 电缆之间或电缆和屏蔽层之间短路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导致故障的反射的检测已安装电缆的长度已安装电缆的长度.检查检查DPDP从站的可访问性：从站的可访问性： 可访问从站的列表可访问从站的列表 单个从站的特定寻址单个从站的特定寻址.检查主站和从站的检查主站和从站的RS 485RS 485接口：接口： RS 485 RS 485接口的好坏接口的好坏 显示显示PROFIBUS DPPROFIBUS DP站地址。站地址。举例：如显示站地址并测试举例：如显示站地址并测试RS 485RS 485接口的
22、好坏接口的好坏2.2.2.2.诊断中继器诊断中继器 诊断中继器它作为一个诊断中继器它作为一个RS 485RS 485中继器集成在中继器集成在 PROFIBUS DPPROFIBUS DP网网络中，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中快速定位出现在PROFIBUS DPPROFIBUS DP上的线路故障。线路故障通过诊上的线路故障。线路故障通过诊断中继器上的断中继器上的LEDLED进行指示。并且使用进行指示。并且使用STEP 7STEP 7可以执行详细诊断。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：
23、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：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发生断线- -信号线与屏蔽层发生短路信号线与屏蔽层发生短路- -缺少终端电阻缺少终端电阻- -电气接触断断续续电气接触断断续续- -在一个网段中有过多节点在一个网段中有过多节点- -节点距离诊断中继器太远。节点距离诊断中继器太远。 在在STEP7STEP7中，可以使用中，可以使用GSDGSD文件将诊断中继器组态为一个标文件将诊断中继器组态为一个标准准DPDP从站。通过读取诊断中继器诊断缓冲区内的故障信息，可从站。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。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：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：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：显示可能的故障原因：断线，联结电缆，终端电阻，.补救措施：补救措施：插入终端电阻详细内容：详细内容：显示故障的详细内容
