在分析PROFINET IO 通訊故障時(shí),可以通過(guò)以下的方法進(jìn)行故障的初步診斷。
通過(guò)狀態(tài) LED 進(jìn)行PROFINET IO通訊初步診斷
SIMATIC 設(shè)備 PROFINET 接口的每個(gè)端口都有一個(gè) LED 指示燈。借助于 PROFINET 設(shè)備的 LED 的狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈,可以診斷出通訊中的錯(cuò)誤或 PROFINET 模塊的錯(cuò)誤狀態(tài)。
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
關(guān)于借助于 LED 的狀態(tài)和錯(cuò)誤顯示燈來(lái)進(jìn)行診斷的更多信息,請(qǐng)參考所述的 PROFINET 設(shè)備的相應(yīng)手冊(cè)。
在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊不通的情況,在使用多種診斷工具進(jìn)行診斷時(shí),可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有物理連接鏈路的問(wèn)題存在,這里介紹一下通過(guò)哪些工具發(fā)現(xiàn)物理連接問(wèn)題,以及基本的排查物理連接問(wèn)題的方法。
如果PROFINET IO 通訊存在物理連接鏈路故障,那么通??梢酝ㄟ^(guò)以下幾個(gè)工具或方式發(fā)現(xiàn)故障,有時(shí)可能需要綜合多方面進(jìn)行判斷:
2.1、通過(guò)以太網(wǎng)線(xiàn)測(cè)線(xiàn)儀進(jìn)行測(cè)試(電纜)
圖 1 以太網(wǎng)線(xiàn)測(cè)線(xiàn)儀
2.2、通過(guò)激光筆簡(jiǎn)單測(cè)試或通過(guò)專(zhuān)業(yè)光纖檢測(cè)儀器測(cè)試(光纜)
圖 2 激光筆簡(jiǎn)單測(cè)試
圖 3 專(zhuān)業(yè)光纖檢測(cè)儀器測(cè)試
2.3、通過(guò)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(shè)備分配了IP地址,可以通過(guò)Ping指令測(cè)試到設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)
圖 4 網(wǎng)絡(luò)暢通Ping指令結(jié)果
圖 5 網(wǎng)絡(luò)不暢通Ping指令可能結(jié)果1
圖 6 網(wǎng)絡(luò)不暢通Ping指令可能結(jié)果2
2.5、通過(guò)PST工具進(jìn)行以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)掃描
圖 7 PST工具掃描以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)果
2.6、通過(guò)STEP7軟件在線(xiàn)診斷
圖 8 STEP7編輯以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功能
圖 9 設(shè)備以太網(wǎng)接口連接狀態(tài)
圖 10 TIA Step7 可訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備掃描功能
如果發(fā)現(xiàn)了物理連接故障,那么如何排查故障點(diǎn),如何解決鏈路故障呢?下面就以下常用的幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。
3.1.檢查以太網(wǎng)電纜接頭
如果以太網(wǎng)電纜發(fā)生物理連接的故障,首先可以檢查以太網(wǎng)電纜插頭接線(xiàn)是否有問(wèn)題,包括連接線(xiàn)序是否正確、交叉直連方式是否正確、接線(xiàn)是否牢固可靠等,可以選擇重新制作以太網(wǎng)接頭,以下是西門(mén)子常用的以太網(wǎng)電纜插頭的接線(xiàn)方法:
圖 11 IE FC RJ45 Plug 2x2插頭
下表描述了制作非交叉電纜時(shí) IE FC RJ45 Plug 2x2 的針腳分配和 IE FC 2x2 電纜四種顏色導(dǎo)線(xiàn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)在一個(gè)接頭上交換發(fā)送和接收線(xiàn)對(duì)也可以制作交叉電纜。
表 4 針腳分配
圖 12 IE FC RJ45 Plug 4x2插頭
下表描述了制作非交叉電纜時(shí) IE FC RJ45 Plug 4x2 的針腳分配和 IE FC 4x2 電纜8種顏色導(dǎo)線(xiàn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)在一個(gè)接口上交換發(fā)送和接收線(xiàn)對(duì)也可以制作交叉電纜。
表 5 針腳分配
3.2.檢查以太網(wǎng)電纜
3.3 檢查以太網(wǎng)光纜
3.4 更換電纜或光纜
在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊故障的情況,導(dǎo)致通訊故障的原因之一就是干擾問(wèn)題,PROFINET IO通訊設(shè)備往往運(yùn)行在復(fù)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(dǎo)致通訊干擾問(wèn)題,由于光信號(hào)不受電磁干擾影響,這里只介紹對(duì)于電信號(hào)的干擾問(wèn)題。
如果PROFINET IO 通訊受到電磁干擾的影響,那么一般可以通過(guò)以下方面進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷:
2.1、通過(guò)PROFINET IO 通訊狀態(tài)進(jìn)行判斷
如果在PROFINET IO通訊調(diào)試或運(yùn)行過(guò)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(fù)的情況發(fā)生。
②開(kāi)啟某些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或特定操作時(shí),通訊中斷,相反則通訊恢復(fù)正常。
2.2、通過(guò)STEP7在線(xiàn)診斷信息進(jìn)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(shè)備通訊經(jīng)常故障與恢復(fù)的信息,如下圖所示,那么可能是受到了電磁干擾的影響:
圖 13 TIA PORTAL 設(shè)備診斷緩沖區(qū)信息
圖 14 STEP7 設(shè)備診斷緩沖區(qū)信息
如果發(fā)現(xiàn)了疑似電磁干擾導(dǎo)致PROFINET IO 通訊故障時(shí),應(yīng)該怎么排查解決呢,下面將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹:
3.1增加PROFINET IO通訊看門(mén)狗時(shí)間由于PROFINET IO 通訊故障發(fā)生在看門(mén)狗時(shí)間內(nèi) IO 控制器沒(méi)有向 IO 設(shè)備提供輸入或輸出數(shù)據(jù)(IO 數(shù)據(jù)),看門(mén)狗時(shí)間=IO數(shù)據(jù)丟失允許的更新周期數(shù)×刷新時(shí)間,通常IO控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算并分配,這個(gè)時(shí)間值一般較小,如果遇到電磁干擾的情況,在自動(dòng)計(jì)算的看門(mén)狗時(shí)間內(nèi)發(fā)生通訊故障的概率會(huì)加大,此時(shí)我們可以適當(dāng)增加PROFINET IO通訊刷新時(shí)間或IO數(shù)據(jù)丟失允許的更新周期數(shù)來(lái)加大看門(mén)狗時(shí)間。但這個(gè)方法可能無(wú)法解決嚴(yán)重的電磁干擾問(wèn)題,建議通過(guò)之后的方式進(jìn)行排除解決。
圖 15 TIA PORTAL下修改PROFINET IO設(shè)備看門(mén)狗時(shí)間、
圖 16 STEP7下修改PROFINET IO設(shè)備看門(mén)狗時(shí)間
3.2檢查PROFINET IO通訊設(shè)備安裝是否符合規(guī)范PROFINET IO通訊干擾問(wèn)題多數(shù)情況是由于設(shè)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(guò)近等等,符合規(guī)范的安裝可以避免電磁干擾導(dǎo)致通訊故障問(wèn)題的發(fā)生??梢詤⒖家韵翽ROFINET 的簡(jiǎn)要安裝要求:
1、 PROFINET 的布線(xiàn)
為了減少電場(chǎng)、磁場(chǎng)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(jù)線(xiàn)、網(wǎng)線(xiàn)、屏蔽的模擬量電纜一起布線(xiàn),如果是無(wú)屏蔽的電源線(xiàn)最小間距是200mm。
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與PROFINET電纜 布線(xiàn)間距 |
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帶有或不帶有非金屬橋架 |
鋁制橋架 |
鋼制橋架 |
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信號(hào)電纜 |
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其它的PROFINET電纜 |
0mm |
0mm |
0mm |
電源電纜 |
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非屏蔽電源電纜 |
200mm |
100mm |
50mm |
屏蔽電源電纜 |
0mm |
0mm |
0mm |
表 6 PROFINET 與其它電纜的最小距離
與不同類(lèi)型的電纜必須交叉布線(xiàn)時(shí),交叉角度最好為90 度,減少線(xiàn)線(xiàn)間串?dāng)_,如果不能滿(mǎn)足最小間距,也可以應(yīng)選擇屏蔽保護(hù),如帶有隔離的電纜橋架,如圖 17 所示。
圖 17 PROFINET 電纜布線(xiàn)1
在沒(méi)有隔離的條件下,在一個(gè)電纜槽中應(yīng)隔離,并將隔離金屬板大面積可靠接地,如圖18 所示。
圖 18 PROFINET 電纜布線(xiàn)2
如果距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)車(chē)間連接,由于PROFINET 電纜從交換機(jī)到設(shè)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(jī)作為中繼器,這種情況下強(qiáng)烈推薦使用光纖進(jìn)行連接。如圖 19 所示。
圖 19 PROFINET 電纜布線(xiàn)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(yīng)連接所有屏蔽層以及標(biāo)有接地符號(hào)的連接器到整個(gè)車(chē)間的等電位系統(tǒng)(功能地),避免地環(huán)流流過(guò)PROFINET的屏蔽層,建筑物的等電位系統(tǒng)與整個(gè)車(chē)間的等電位系統(tǒng)應(yīng)盡可能多次連接,如圖20 所示。
圖 20 PROFINET 屏蔽層接地1
電纜在進(jìn)入電氣柜后應(yīng)先連接屏蔽匯流排,減少干擾電流流經(jīng)PLC 整體如圖21 所示。
圖 21 PROFINET 屏蔽層接地2
以上簡(jiǎn)單介紹了關(guān)于PROFINET IO通訊的安裝規(guī)范,詳細(xì)內(nèi)容可以參考以下鏈接:
SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)裝配指南
PROFIBUS 國(guó)際組織提供的PROFINET 安裝向?qū)?/a>
3.3更換設(shè)備測(cè)試如果無(wú)法判斷出電磁干擾問(wèn)題出在哪個(gè)位置,或無(wú)法判斷設(shè)備安裝哪里存在問(wèn)題,那么可以必要時(shí)需要考慮更換以太網(wǎng)電纜或接頭等設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。
如果不具備相應(yīng)的檢測(cè)條件或沒(méi)有辦法排查出電磁干擾問(wèn)題,可以聯(lián)系西門(mén)子現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)部門(mén),由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行故障排查。
在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊不通的情況,診斷時(shí)可以利用多種診斷工具和方法,這里介紹一下Ping指令的使用方法,利用"ping"命令可以檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通,可以很好地幫助我們分析和判定網(wǎng)絡(luò)故障。
2.1Ping指令的格式
常見(jiàn)的Ping指令格式如下:
'Ping'+空格+目的主機(jī)ip
'Ping'+空格+可選參數(shù)+空格+目的主機(jī)ip
2.2Windows環(huán)境下Ping指令的使用
可以通過(guò)組合鍵Windows+R或在開(kāi)始菜單中打開(kāi)運(yùn)行命令框,之后輸入cmd,點(diǎn)擊確定,彈出DOS窗口:
圖 22運(yùn)行命令框
圖 23 DOS窗口
以目的主機(jī)IP 192.168.0.140為例,測(cè)試Ping指令:
圖 24 Ping指令測(cè)試結(jié)果
結(jié)果表明,到主機(jī)地址192.168.0.140的網(wǎng)絡(luò)是暢通的,發(fā)送了4個(gè)數(shù)據(jù)包,目的主機(jī)返回了4個(gè)數(shù)據(jù)包,網(wǎng)絡(luò)延時(shí)小于1ms。
3.1常見(jiàn)故障結(jié)果
1、Request timed out(請(qǐng)求超時(shí))
圖 25 Request timed out(請(qǐng)求超時(shí))
2、Destination host Unreachable(目標(biāo)主機(jī)不可達(dá))
圖 26 Destination host Unreachable(目標(biāo)主機(jī)不可達(dá))
3.2可能原因
1、Request timed out(請(qǐng)求超時(shí))
1)對(duì)方已關(guān)機(jī),或者網(wǎng)絡(luò)上根本沒(méi)有這個(gè)地址
2)對(duì)方確實(shí)存在,但與自己不在同一網(wǎng)段內(nèi),通過(guò)路由也無(wú)法找到對(duì)方
3)對(duì)方確實(shí)存在,但設(shè)置了ICMP數(shù)據(jù)包過(guò)濾(如防火墻設(shè)置)
4)執(zhí)行Ping指令的PC可能有多個(gè)設(shè)置成同一網(wǎng)段IP地址的網(wǎng)卡
2、Destination host Unreachable(目標(biāo)主機(jī)不可達(dá))
1)對(duì)方與自己不在同一網(wǎng)段內(nèi),而自己又未設(shè)置默認(rèn)路由
2)網(wǎng)線(xiàn)故障
3)網(wǎng)卡故障
在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊不通的情況,診斷時(shí)可以利用多種診斷工具和方法,這里介紹一下使用PST工具進(jìn)行初步診斷的操作,以及可以看到哪些相關(guān)的診斷信息。
使用PST工具,可為 SIMATIC NET 網(wǎng)絡(luò)組件、以太網(wǎng) CP 以及網(wǎng)關(guān)設(shè)備分配地址及網(wǎng)絡(luò)參數(shù),這樣無(wú)需其它配置軟件即可使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備基本的通訊能力。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件及接口的不同性能,PST工具可能具有以下功能:
? 基本功能:
– 瀏覽具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備
– 調(diào)用基于WEB管理
– 將配置下載至網(wǎng)絡(luò)組件
– 通過(guò)DOS命令行窗口使用其相關(guān)功能
? 配置 Ind. Ethernet / PROFINET
– IP地址設(shè)置
前提條件:此臺(tái) SIMATIC NET 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有一個(gè)預(yù)設(shè)定的以太網(wǎng) (MAC) 地址,并且在網(wǎng)絡(luò)中處于在線(xiàn)可訪(fǎng)問(wèn)狀態(tài)。
4.1 版和 4.2 版的PST軟件工業(yè)技術(shù)支持網(wǎng)站提供下載,下載鏈接:
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/19440762
PST工具使用及設(shè)置比較簡(jiǎn)單,首先需要進(jìn)行PG/PC 接口的設(shè)置,接口選擇使用的物理網(wǎng)卡:
圖 27 PST setting
圖 28 設(shè)置PG/PC接口
設(shè)置完 PG/PC接口后,即可進(jìn)行下一步操作,掃描所有的可訪(fǎng)問(wèn)的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn):
圖 29 PST掃描以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)
圖 30 PST掃描以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)果
圖 31 PST掃描以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備信息
通過(guò)PST工具進(jìn)行以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)掃描后,可以得到以下相關(guān)信息:
1、 設(shè)備是否掃描到并顯示到節(jié)點(diǎn)列表中(見(jiàn)圖5 ①部分)
2、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)MAC地址(見(jiàn)圖5 ②部分)
3、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備名稱(chēng)(見(jiàn)圖5 ③部分)
4、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的IP地址(見(jiàn)圖5 ④部分)
根據(jù)PST工具得到的以上信息,可以進(jìn)行以下的初步診斷:
1、 PROFINET IO通訊故障設(shè)備是否能夠掃描到,如果掃描不到,那么可能的原因是物理連接不通或是硬件設(shè)備問(wèn)題或是PST軟件安裝有問(wèn)題,需要進(jìn)一步檢查物理連接及硬件是否完好。
2、 掃描到的PROFINET IO設(shè)備的MAC地址與設(shè)備名稱(chēng)對(duì)應(yīng)關(guān)系是否完全正確,如果不一致,那么可能的原因是設(shè)備名稱(chēng)錯(cuò)誤的分配給了其它設(shè)備。
3、 掃描到的PROFINET IO設(shè)備是否有設(shè)備名稱(chēng),名稱(chēng)是否與項(xiàng)目硬件組態(tài)中一致,如果不一致,可能是未進(jìn)行分配設(shè)備名稱(chēng)的操作,需要重新分配設(shè)備名稱(chēng)。
4、 掃描到的PROFINET IO設(shè)備是否有IP地址,如果沒(méi)有,則說(shuō)明PROFINET IO控制器沒(méi)有將設(shè)備參數(shù)成功分配給PROFINET IO設(shè)備,可能的原因是設(shè)備名稱(chēng)有差異或硬件組態(tài)有問(wèn)題,建議檢查,也可以恢復(fù)IO設(shè)備的出廠(chǎng)設(shè)置測(cè)試。
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