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西門子Profinet故障診斷入門
通過狀態(tài) LED 進行PROFINET IO通訊初步診斷
◆ ◆1. 概述
SIMATIC 設備 PROFINET 接口的每個端口都有一個 LED 指示燈。借助于 PROFINET 設備的 LED 的狀態(tài)和錯誤指示燈，可以診斷出通訊中的錯誤或 PROFINET 模塊的錯誤狀態(tài)。
◆ ◆2. LED指示燈含義
下表匯總了 S7-1500、ET 200MP、ET 200SP 和 ET 200AL 系統(tǒng)中這些 LED 指示燈的含義：
表 1 PROFINET 接口端口LED 指示燈含義1
下表匯總了 S7-300、400、ET 200M、ET 200S 、ET200ECO PN和 ET 200PRO 系統(tǒng)中這些 LED 指示燈的含義：
表 2 PROFINET 接口端口LED 指示燈含義2
◆ ◆3.更多信息
關于借助于 LED 的狀態(tài)和錯誤顯示燈來進行診斷的更多信息，請參考所述的 PROFINET 設備的相應手冊。
PROFINET IO通訊物理連接故障初步診斷
◆ ◆1. 概述
在做PROFINET IO 通訊調試時經常遇到PROFINET IO通訊不通的情況，在使用多種診斷工具進行診斷時，可能會發(fā)現(xiàn)有物理連接鏈路的問題存在，這里介紹一下通過哪些工具發(fā)現(xiàn)物理連接問題，以及基本的排查物理連接問題的方法。
◆ ◆2.確認物理連接故障
如果PROFINET IO 通訊存在物理連接鏈路故障，那么通?？梢酝ㄟ^以下幾個工具或方式發(fā)現(xiàn)故障，有時可能需要綜合多方面進行判斷：
2.1、通過以太網線測線儀進行測試（電纜）
2.2、通過激光筆簡單測試或通過專業(yè)光纖檢測儀器測試（光纜）
圖 3 專業(yè)光纖檢測儀器測試
2.3、通過觀察PROFINET 端口LED指示燈狀態(tài)
表 3 ET200M PN端口指示燈含義
2.4、如果設備分配了IP地址，可以通過Ping指令測試到設備的網絡連接狀態(tài)
圖 4 網絡暢通Ping指令結果
2.5、通過PST工具進行以太網節(jié)點掃描
圖5 PST工具掃描以太網節(jié)點結果
2.6、通過STEP7軟件在線診斷
圖 6 STEP7編輯以太網節(jié)點功能
圖 7 設備以太網接口連接狀態(tài)
圖 8 TIA Step7 可訪問設備掃描功能
◆ ◆3.如何排查解決物理連接故障
如果發(fā)現(xiàn)了物理連接故障，那么如何排查故障點，如何解決鏈路故障呢？下面就以下常用的幾個方面進行介紹。
3.1.檢查以太網電纜接頭
如果以太網電纜發(fā)生物理連接的故障，首先可以檢查以太網電纜插頭接線是否有問題，包括連接線序是否正確、交叉直連方式是否正確、接線是否牢固可靠等，可以選擇重新制作以太網接頭，以下是西門子常用的以太網電纜插頭的接線方法：
圖?9 IE FC RJ45 Plug 2x2插頭
下表描述了制作非交叉電纜時 IE FC RJ45 Plug 2x2 的針腳分配和 IE FC 2x2 電纜四種顏色導線之間的對應關系。通過在一個接頭上交換發(fā)送和接收線對也可以制作交叉電纜。
表 4 針腳分配
圖 10 IE FC RJ45 Plug 4x2插頭
下表描述了制作非交叉電纜時 IE FC RJ45 Plug 4x2 的針腳分配和 IE FC 4x2 電纜8種顏色導線之間的對應關系。通過在一個接口上交換發(fā)送和接收線對也可以制作交叉電纜。
表 5 針腳分配
3.2.檢查以太網電纜
如果檢查以太網電纜插頭接線沒有問題，那么需要考慮是否是以太網電纜存在問題，例如電纜長度是否超出PROFINET IO通訊標準要求，檢查電纜中間是否有破損斷線等，必要時需要檢測電纜各個線芯之間是否都完好連通。
3.3 檢查以太網光纜
如果以太網光纜發(fā)生物理連接的故障，可以檢查使用的光纜型號是否匹配、光纜長度是否符合通訊標準要求、光纜是否有破損、彎曲位置是否滿足光纜的彎曲半徑要求，如果以上均無問題，那么需要檢查光纖熔接是否滿足要求，接頭是否完好，必要時需要考慮重新進行光纖熔接工作。
3.4 更換電纜或光纜
如果無法判斷出物理連接鏈路故障出在哪個點上，那么必要時需要考慮更換以太網電纜或光纜進行測試。
如果不具備相應的檢測條件或沒有辦法排查出物理連接問題，可以聯(lián)系西門子現(xiàn)場服務部門，由專業(yè)人員進行故障排查。
PROFINET 干擾問題的初步診斷
◆ ◆1. 概述
在做PROFINET IO 通訊調試時經常遇到PROFINET IO通訊故障的情況，導致通訊故障的原因之一就是干擾問題，PROFINET IO通訊設備往往運行在復雜的工業(yè)電磁環(huán)境中，不正確的屏蔽接地或不合規(guī)范的安裝就有可能導致通訊干擾問題，由于光信號不受電磁干擾影響，這里只介紹對于電信號的干擾問題。
◆ ◆2.如何判斷干擾問題
如果PROFINET IO 通訊受到電磁干擾的影響，那么一般可以通過以下方面進行簡單判斷：
2.1、通過PROFINET IO 通訊狀態(tài)進行判斷
如果在PROFINET IO通訊調試或運行過程中，發(fā)現(xiàn)了以下的通訊現(xiàn)象，那么可能是受到了電磁干擾的影響：
①通訊偶爾有中斷并恢復的情況發(fā)生。
②開啟某些現(xiàn)場設備或特定操作時，通訊中斷，相反則通訊恢復正常。
2.2、通過STEP7在線診斷信息進行判斷查看IO 控制器的診斷緩沖區(qū)信息，如何發(fā)現(xiàn)診斷緩沖區(qū)中存在IO控制器與IO設備通訊經常故障與恢復的信息，如下圖所示，那么可能是受到了電磁干擾的影響：
圖 11 TIA PORTAL 設備診斷緩沖區(qū)信息
圖 12 STEP7 設備診斷緩沖區(qū)信息
◆ ◆3.如何排查解決干擾問題
如果發(fā)現(xiàn)了疑似電磁干擾導致PROFINET IO 通訊故障時，應該怎么排查解決呢，下面將從以下幾個方面進行介紹：
3.1增加PROFINET IO通訊看門狗時間
由于PROFINET IO 通訊故障發(fā)生在看門狗時間內 IO 控制器沒有向 IO 設備提供輸入或輸出數(shù)據（IO 數(shù)據），看門狗時間=IO數(shù)據丟失允許的更新周期數(shù)×刷新時間，通常IO控制器會自動計算并分配，這個時間值一般較小，如果遇到電磁干擾的情況，在自動計算的看門狗時間內發(fā)生通訊故障的概率會加大，此時我們可以適當增加PROFINET IO通訊刷新時間或IO數(shù)據丟失允許的更新周期數(shù)來加大看門狗時間。但這個方法可能無法解決嚴重的電磁干擾問題，建議通過之后的方式進行排除解決。
圖 13 TIA PORTAL下修改PROFINET IO設備看門狗時間
圖 14 STEP7下修改PROFINET IO設備看門狗時間
3.2檢查PROFINET IO通訊設備安裝是否符合規(guī)范
PROFINET IO通訊干擾問題多數(shù)情況是由于設備安裝不符合PROFINET IO通訊的安裝規(guī)范引起的，例如屏蔽未接好、接地不可靠、與干擾源距離過近等等，符合規(guī)范的安裝可以避免電磁干擾導致通訊故障問題的發(fā)生?？梢詤⒖家韵翽ROFINET 的簡要安裝要求：
1、 PROFINET 的布線
為了減少電場、磁場耦合，PROFINET與其它電源電纜的騷擾源并行的間距越大越好,符合IEC 61918 的規(guī)定，PROFINET屏蔽電纜與其它電纜最小距離參考表1，PROFINET可以與其它數(shù)據線、網線、屏蔽的模擬量電纜一起布線，如果是無屏蔽的電源線最小間距是200mm。
表 6 PROFINET 與其它電纜的最小距離
與不同類型的電纜必須交叉布線時，交叉角度最好為90 度，減少線線間串擾，如果不能滿足最小間距，也可以應選擇屏蔽保護,如帶有隔離的電纜橋架，如圖 15 所示。
圖 15 PROFINET 電纜布線1
在沒有隔離的條件下，在一個電纜槽中應隔離，并將隔離金屬板大面積可靠接地，如圖16所示。
圖 16 PROFINET 電纜布線2
如果距離較遠的兩個車間連接,由于PROFINET 電纜從交換機到設備終端允許的最大距離為100 米，如果增加距離需要使用更多的交換機作為中繼器，這種情況下強烈推薦使用光纖進行連接。如圖 17 所示。
圖 17 PROFINET 電纜布線3
2、 PROFINET 的屏蔽接地
PROFINET 的屏蔽層要求多端大面積接地以保證屏蔽層等電位，所以應連接所有屏蔽層以及標有接地符號的連接器到整個車間的等電位系統(tǒng)（功能地），避免地環(huán)流流過PROFINET的屏蔽層，建筑物的等電位系統(tǒng)與整個車間的等電位系統(tǒng)應盡可能多次連接，如圖18 所示。
圖 18 PROFINET 屏蔽層接地1
電纜在進入電氣柜后應先連接屏蔽匯流排,減少干擾電流流經PLC 整體如圖19 所示。
圖 19 PROFINET 屏蔽層接地2
3.3更換設備測試
如果無法判斷出電磁干擾問題出在哪個位置，或無法判斷設備安裝哪里存在問題，那么可以必要時需要考慮更換以太網電纜或接頭等設備進行測試。
如果不具備相應的檢測條件或沒有辦法排查出電磁干擾問題，可以聯(lián)系西門子現(xiàn)場服務部門，由專業(yè)人員進行故障排查。
審核編輯：黃飛
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工商網監(jiān)
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