PROFIBUS-DP总线故障的排查方法与诊断技术

982017年1月上 第1期 总第253期公司自动化系统由西门子S7-300PLC、S7-200PLC和S7-1200P L C 系列控制器组成,各个独立的控制系统通过Profibus-DP总线进行组网。

西门子控制器下挂了多个ET-200M 、阀岛系统、贝加莱、托利多称重系统、E M 277、变频器、西门子流速仪等子站。

西门子控制器的从站主要通过P r o f i b u s 总线进行组网。

当系统运行一段时间后经常出现Profibus-DP故障,随着系统应用的普及,维护人员逐渐掌握了该系统的故障处理方法,通过S t e p 7硬件组态、总线上各设备故障指示灯等诊断方法,全面排查优化,可以有效地发现现场总线故障,提高了设备运行的可靠性。

以下内容主要结合现场公司自动化系统运行中Profibus-DP故障进行分析及其处理措施。

1 常见的故障现象故障ｌ:白蛋白分离系统在正常生产运行过程中,阀岛子站突然出现掉网,阀岛子站B F 红色指示灯亮。

将阀岛系统断电复位重新上后电通讯连接无法恢复正常。

粗略地测量—下回路的电阻,其电阻值为56Ω左右,阻值不在正常的范围内。

故障2:在正常生产的时候,西门子流速仪子站会随机出现通讯故障,造成无法测量药品进罐流速,无法继续进行生产。

各个流速仪子站之间只是通过端子连接没有使用D P 头。

将流速仪断电复位重新上电通讯连接恢复正常。

故障3:在正常的生产过程中,搅拌电机变频器子站偶尔出现报通讯故障,导致搅拌电机无法正常运行,但不是很频繁。

经过粗略地检测一下电阻,电阻值为110Ω左右,属于在正常的范围内,偶尔会出现波动,阻值属于在正常范围内。

将搅拌电机变频器断电复位重新上电通讯连接恢复正常。

2 故障的分析及其处理现场总线故障主要是由于这些原因引起的,如:某些线路有破损、D P 接头损坏、电源干扰、中间网络D P 接头的开关位置不正确、接头处进出线接反、某一通讯模块损坏等。

下面是公司通信故障实例。

摘要:阐述基于西门子S7-300PLC软件编程的故障诊断方法，以PROFIBUS现场总线系统故障处理为例，介绍软件编程故障诊断方法的具体应用和注意事项。

关键词:PROFIBUS现场总线PLC 软件编程故障处理PLC具有高可靠性和可维修性，通过其操作系统或监控程序可实现较完善的自诊断功能。

西门子S7-300PLC用户程序由数量丰富的组织块(OB)、功能(FC)、功能块(FB)和系统功能(SFC)等逻辑块组成。

OB允许用户创建在特定时间内执行的程序或对特定事件响应的程序，如对故障处理OB编程，一旦PLC控制系统出现硬件故障，PLC操作系统会自动调用相应故障处理OB进行故障诊断；OB中的OB1为主程序，包含用户编写的主干程序，FC、FB 和SFC中编有子程序，供081直接或间接调用，受PLC模块诊断能力限制，对某些硬件故障，操作系统无法调用故障处理OB进行自诊断，则必须在OB1或FC中编程。

一、双复合胎面挤出联动线控制系统1．基本组成青岛黄海橡胶集团双复合胎面挤出联动线采用基于PROFIBUS现场总线的全分布式控制系统，PROFIBUS-DP连接西门子S7-300PLC，构成单主一多从的总线网络（图1）。

控制系统主要组成：①PLC是系统主控制器，作为整个现场总线网络的主站，上位工控机安装S7-300/400PLC编程软件STEP7和组态软件InTouch。

②智能从站，如远程分布式I/O( ET200M)、直流调速器(6RA70)、交流调速器(MM4401MM420)、裁断位置控制器(EVS9300)等。

③外部设备，如继电器、各类开关、传感器以及未和PROFIBUS总线连接的变频器、直流调速器等。

2．控制系统故障类型(1)外部设备故障。

直接影响PLC 系统工作，故障原因一般是设备损坏或寿命到期。

(2)智能从站故障。

可直接引发直流电机、变频电机或伺服电机的传动故障，导致胎面挤出联动线瘫痪。

( 3)PLC系统故障。

如何对PROFIBUS DP通信进行诊断？可以查看从站接口模块上代表通信的指示灯判断故障原因。

1．从站接口模块上BF红灯常亮，表示PROFIBUS DP的通信已经中断，需要检查下面几项：①检查至DP 主站的总线电缆是否断开，主站是否上电。

可以通过测量电阻阻值的方法判断DP电缆的通断。

将所有总线连接器从站点上拔下，在一端测量DP电缆中红/绿线之间的阻值。

如果两端终端电阻都置于"On"位置，电阻阻值在110欧姆左右，如果将一端终端电阻置于"Off"位置，电阻阻值在220欧姆左右，如果两端终端电阻都置于"Off"位置，电阻阻值应该是无穷大。

②总线连接器是否已正确插入，电缆连接是否正确，总线连接器上的终端电阻设置是否正确。

错误的接线和终端电阻设置也会导致通信中断。

位于网络终端的总线连接器应该将DP电缆连接在"In"接口上，且终端电阻应该置于"On"位置。

网络中间站点终端电阻应该置于"Off"位置。

图1 DP电缆接线和终端电阻设置③同时如果DP主站上代表通信的指示灯BF/BUSF红灯常亮，说明总线电缆有短路或主站DP端口损坏。

拔掉主站总线连接器，如果变为红灯闪烁，说明是总线电缆有问题，如果还是红灯常亮，就是主站DP端口损坏。

2. 从站接口模块上BF红灯闪烁，表示PROFIBUS DP的通信已经连通但是组态错误，需要检查下面几项：①从站组态的和实际设置的PROFIBUS 地址不一致。

首先，接口模块的PROFIBUS地址要在断电下设置，如果带电设置需要重新上电。

有些型号的接口模块PROFIBUS地址设置DIP开关最下面一个要始终在OFF位置。

②已组态的从站与实际安装不相符。

检查从站安装是否缺少模块或模块有错误，或者是否插入了未组态的模块。

模块版本和安装顺序是否和组态一致。

ET200S子站要检查是否在最后安装了终端模块。

Profibus-DP网络故障排除指南（2007年4月第4版）先确保你已经彻底阅读过并已经理解《DP总线设备及应用》手册（目录：网上家园/硬件手册），然后按以下情况检查：1.站地址重复：底座地址设置重复将导致重复的模块通讯不正常，有时候底座焊接质量也可能导致地址重复，但这种可能性很小。

2.终端匹配器FM192A－TR故障：将导致通讯质量不稳定。

3.未正确设置DP重复器：常规使用时，DP重复器的三个开关均应设置为ON。

当用DP重复器进行分叉网络时，请仔细阅读《DP总线设备及应用》手册。

4.当总线上的一个以上的模块的通讯接口损坏时，有可能导致整段网络的通讯不正常。

目前从理论上没有更好的诊断方法，只能先将没有报离线的模块逐个拔下，如果当拔到某个模块后，剩余的模块通讯恢复正常，则可以判明该模块有故障。

然后可以反过来证实：将其余模块插回，最后再插被怀疑的模块，如果该模块插拔前通讯正常，而插上后通讯变坏，也能证实该模块通讯故障。

5.但段网络上节点配置超过公司实际标准：推荐每段24个模块。

（DP标准为每段32个物理节点，但每台主控占1个节点，每个DP重复器左边占一个节点，右边也占一个节点，再加上底座并非双绞线，性能有所损失，所以目前推荐每段24个模块。

6.DP重复器接地不良：DP重复器的电源地（逻辑地）是通过DIN导轨接机柜的，要确保DIN导轨与机柜保护地良好接触，并确保机柜保护地良好接地。

不良好的接地甚至有可能经常损坏DP重复器。

7.以主控单元为中心，DP重复器应防置在总线上离主控近的一端，而不是远端，否则信号放大和整形的作用减弱。

8.DP线的屏蔽层应保证与屏蔽汇流条接触良好，屏蔽地要保证接地良好（有时直接在本柜接保护地）。

9.底座之间是否紧密接触：由于底座是垂直安装，受重力会下坠，应确保DIN导轨的最下边的模块下安装金属固定夹，并确保该固定夹不轻易上下滑动。

10.确保DP线不要与强电信号或者有经常性的电感性负载开断（如继电器线圈）的信号线绑在一起。

Profibus DP调试和使用故障DP总线故障－调试过程故障1，A、B的连接出错；2，左右进线和出线的顺序出错，注意总线接头上的箭头；3，接地的屏蔽层没有接好，或者A、B线没有接好；4，DP主站以及DP从站组态错误，如设备订货号错误（硬件在线可以找出此故障）、DP/MPI总线插口的组态错误等（表现的现象是可以在set pc/pg interface里面找到总线，就是连接不上）；5，在 CPU 内编程寻址的从站地址错误，可以查看诊断缓冲区；6，使用终端电阻的站点断电，整个网络瘫痪。

DP总线故障－使用过程故障1DP总线控制的变频器，经常F082停机系统为S7 414-3 CPU，带了两个IM467，CPU上的DP口和其中一个IM467带有一堆I/O，另外一个IM467带了一些变频器（五十几个）和测速装置以及张力测量装置。

速度为3M，这条总线经常出现问题，下面称之为驱动总线。

系统中挂在驱动总线上的变频器经常报出F082的故障，然后整个PLC系统停机，手动复位变频器后设备可以重新启动，每隔3－10小时出现一次，即使所有的变频器不启动，也会出现变频器给出F082报警的故障。

变频器为西门子6se70的MASTERDRIVE以及SIMODRIVE sensor和第三方的测速设备。

最大变频器为170千瓦左右。

此套系统已经正常工作了两年，之前没有任何问题，所以排除是程序或者波特率以及线缆过长的问题。

整个系统中有两个Reapter，之间的从站数量不超过32个，大约20个左右，驱动电缆和信号电缆分桥架排放或者90度交叉；变频器的DP总线电缆采用西门子原装屏蔽电缆，屏蔽层接在变频器的机壳上。

在CPU处屏蔽层接在机壳上。

电机到变频器采用屏蔽电缆。

问：1，是否为接地点氧化问题？2，单端接地，双端接地？3， F082的意思是总线信号没有送到变频器，但是现场发生故障的变频器不是固定在某些设备上，而是一堆变频器，此起彼伏的报警，所以估计不是通讯板的故障。

PROFIBUS-DP 网络通讯故障分析及处理方法发布时间：2023-01-28T08:22:50.278Z 来源：《科技新时代》2022年9月16期作者：张文学朱仕鑫王帅[导读] 对于自动化设备张文学朱仕鑫王帅重庆钢铁股份有限公司重庆 401220摘要：对于自动化设备，总线的可靠性会直接影响设备的运行和生产安全，总线一旦发生故障，比电气故障更难解决，从而导致生产设备长时间停机。

发生网络故障的概率远低于一般电气故障。

这使得很多现场设备管理维护人员更关注各种设备电气故障或机械故障的预防及处理，忽视总线的维护或及时有效地处理网络故障，从而导致通讯故障处理时间延迟。

在此基础上，有必要对PROFIBUS-DP网络通信故障分析及处理方法进行研究。

关键词：PROFIBUS-DP；网络通讯；故障分析；处理方法引言PROFIBUS-DP总线具有可用于设备级控制系统和分布式I/O通信的高速低成本特征，与PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS一起构成了PROFIBUS标准。

PROFIBUS-DP总线可用于现场层的高速数据传输。

主站可以根据设置的周期读取从站输入的信息，并向从站发送输出信号。

除了周期数据传输功能外，PROFIBUS-DP总线还可以提供一些智能化设备运行所需的非周期通信。

1、PROFIBUS-DP网络介绍1.1 DP网络基本原理介绍PROFIBUS-DP协议将网络上的设备分为主设备和从设备两种。

主站通常是CPU（中央控制器）或CP板（通信模板），从站通常是“远程I/O”。

PROFIBUS-DP主节点必须知道PROFIBUS网络的DP辅地址、DP辅类型、数据交换区域和诊断缓存区域。

DP网络有单主站和多主站传输模式。

对于多主站系统，主站之间通过令牌（Token）传递对总线的控制权。

PROFIBUS-DP主节点启动整个网络的通信，并初始化DP从节点。

首先，根据DP地址将硬件配置信息（参数和IO配置）写入相应的从属服务器。

Profibus DP系统故障诊断4735462Profibus-DP在自动化系统中有着非常广泛的应用。

在设备的调试及运行过程中，由于种种原因会出现DP 网络断线、短路、丢站、通信中断等各种的问题，工程师需要选择合适的方法，快速的对DP系统进行诊断、分析，准确地定位故障点，找出产生故障的原因，恢复系统运行。

近三周，大家就DP系统故障诊断的各种方法展开了热烈的讨论，分享了应用经验。

我们就以下诊断方法展开了讨论：1.诊断中继器的功能及使用方法2.DP接口LED状态和故障显示3.Step7软件使用硬件诊断分析诊断信息4.使用OB86用于DP状态分析5.Step7功能“Report System Error”的使用方法6.采用功能块FB125/FB126用于DP系统故障诊断根据讨论情况，现推荐下载中心如下文档供大家参考：编号A0341：通过STEP7读取诊断中继器的诊断信息编号A0282：西门子诊断中继器使用说明编号387257：如何编写用于SIMATIC S7 的PROFIBUS DP 诊断块FB125、FC125编号29338956：如何将FB125 DP 诊断块中的诊断数据在WinCC flexible 中可视化？编号26996747：用于诊断分析PROFIBUS DP 和PROFINET IO 网络的诊断软件包PNIODiag 此外，大家也谈了很多导致DP系统出现故障的原因及使用过程中的注意事项，包括Dp系统的安装，等电位连接等诸多问题，虽不在本话题讨论之列，但就Dp应用而言，这些都是保证通信正常的最基本的前提，所以在这里也建议大家在今后的项目中一定要按照规范安装、接线。

以下为本次探讨的发帖整理，查看原始交流内容请点击此处。

1）多种诊断比较（1楼——5楼）2）诊断中继器的功能及使用方法（6楼——8楼）3）DP接口LED状态和故障显示（9楼——11楼）4）Step7软件使用硬件诊断分析诊断信息（13楼——16楼）5）使用OB86用于DP状态分析（17楼——22楼）6）Step7功能“Report System Error”的使用方法（23楼——25楼）7）采用功能块FB125FB126用于DP系统故障诊断（26楼——30楼）1）多种诊断比较（1楼——5楼）quote:以下是引用eaglesky在2011-03-16 10:32:54的发言：一直没有机会鼓捣一点有技术含量的，比如FB125，比如诊断器这些。

PROFIBUS—DP总线应用常见故障及分析作者：李海波付俊峰贾海军来源：《科学与财富》2017年第06期摘要：PROFIBUS是由德国西门子公司参与开发的国际化、开放式、不依赖设备开发商的现场总线协议标准，广泛应用于制造自动化、流程自动化和楼宇、交通等其他领域自动化，是目前世界上流行的几种现场总线中比较出色的一种。

在浮法生产线中，热端的熔窑、锡槽、退火窑以及冷端的切裁等设备都使用PROFIBUS总线。

我们对其网路组成进行学习和常见故障进行分析，对于缩短设备维修时间、减少通讯故障、提高玻璃产量有积极的作用。

关键词：PROFIBUS现场总线；PROFIBUS-DP；网络组成；终端电阻；排错思路PROFIBUS现场总线包括种三种协议类型：PROFIBUS-FMS 、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA。

其中PROFIBUS-DP用于设备控制级和分散式IO的通讯，可以替代传统自动化系统中的24VDC或者0—20mA信号，具有速度快（最高12Mb/s）、铺设简单、调试周期短、成本低的优点，得到了广泛的使用。

用于现场层的高速数据传送，主站周期性地读取从站的输入信息并周期性地向从站发送信息。

除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP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。

1、网络组成一个现场总线通讯系统必须由以下三部分构成：通信主站、连接线路、通信从站。

上述三者连接起来构成一个完整的系统，协调起来进行工作。

它们之间的连接方式有总线形、树形、环形、网形等。

在实际的工程应用中，总线形网络应用最多。

热端DCS系统的PROFIBUS-DP网络采用总线型结构：即在一条线上顺序连接多个设备，一个主站可以连接多条PROFIBUS-DP线路。

如下图所示：在系统组态上，上图采用一主多从的配置方式：s7 400为主站，ET200为从站，主站周期性的逐个访问从站，从站接受主站请求，将数据发送给主站，使用两端有终端电阻的总线拓扑。

PROFIBUS DP通讯故障诊断方法S7-1200 做DP Master 通讯时，DP slave 丢失后，CPU不会停机，也不需要向CPU 下载组织块。

对PROFIBUS DP 的故障诊断，有如下几种方法：1、通过模块上的指示灯前面板上的DIAG 灯，绿色正常，有错误和问题时提示为红色。

上盖后面的RUN / STOP 、ERROR 和前面板的DIAG 灯相组合，给出模块状态：图1. 早期CM1243-5固件版本V1.0 & V1.1 的故障指示灯图2. CM1243-5 固件版本V1.2 & V1.3 的故障指示灯2. 通过编程软件诊断•早期CM1243-5 固件版本V1.0 & V1.1在STEP 7 V11中查看CPU 诊断缓冲区中的条目。

查看在线状态下模块的信息•较新版本的CM1243-5 例如V1.3版本在TIA V13 SP1中查看诊断缓冲区里从站丢站的信息记录如下：3、通过程序读取DP 从站诊断信息CM1243-5使用DPNRM_DG 指令，可以读取PROFIBUS DP从站的诊断数据。

DPNRM_DG 指令参数：REQ：读取请求LADDR：从站诊断地址RECORD：读取到的诊断数据存放的目标地址RET_VAL：执行指令出错时返回错误代码BUSY：正在读诊断数据CM 1242-5 支持6 个字节的标准诊断，和6 个字节的设备特定的诊断，通过标准诊断，可得到从站状态。

标准诊断数据概述：标准诊断数据信息：标准诊断数据读取方法：在主程序OB1 调用S7-1200“扩展指令/分布式I/O/其它”的DPNRM_DG指令。

单击块参数LADDR，将在下拉列表中选择DP从站诊断地址，读取的诊断数据存放在DB4 中。

通过监视表格查看诊断数据：。

信息科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald122DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.10.122PROFIBUS-DP网络通讯故障分析及处理方法①范学广(河钢股份有限公司唐山分公司 河北唐山 063000)摘 要：PROFIBUS-DP （分布式周边Decentralized Peripherals ）网络具有高速低成本特点，被广泛应用于各工业现场，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信，PROFIBUS DP主要是用在PROFIBUS主站和其远程从站之间的确定性通信，允许主站及主站之间的通信。

但由于其网络特性及现场环境等因素易发生各类网络通讯故障，且网络通讯故障较难查找及处理，本文以实例的方式主要讲述了PROFIBUS-DP网络的设计施工注意事项及故障分析处理方法。

关键词：PROFIBUS-DP 网络 干扰 优化中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)04(a)-0122-02①作者简介：范学广（1984—），男，山西天镇人，本科，工程师，研究方向：冶金自动化。

1 DP网络故障实例PROFIBUS-DP是一种单一的，一致性的通讯协议，因其具有高速低成本，适用于设备级控制系统与分散式I/O 通讯和复杂通信任务的特点，使得PROFIBUS-DP 网络成为工业控制现场应用最为广泛的现场总线网络之一。

但是由于现场安装不规范，电磁场干扰等因素往往造成网络的中断，或通信性能下降造成网络的不稳定，下文将通过结合现场故障实例的排查和解决，分享一下PROFIBUS-DP 现场总线在使用过程中遇到的问题和故障分析思路。

实例一，某钢厂炼钢转炉DP网络因设计不合理导致网络节点过多、分布广且很多节点分散在高温粉尘的复杂环境，导致网络故障频发，严重影响产线的正常生产。

针对以上问题，制定优化改造方案如下。

PROFIBUS 现场总线故障诊断方法摘要:PROFIBUS是一种应用于工业领域现场总线，由于现场环境复杂，PROFIBUS网络通信不稳定，造成了对生产的影响。

经过PROFIBUS总线排查和分析，认为通讯电缆太长导致信号衰弱，现场模块供电电压压降，电磁干扰，DP通信头阻值过小和接地等原因所致，加装中继器，重新敷设通讯电缆，接地牢固等方法，不仅保证了PROFIBUS网络通信稳定，又可以预防PROFIBUS总线故障。

关键词：PROFIBUS总线，现场模块，网络通信，信号衰弱，电磁干扰一、前言积放链采用了以三菱PLC及其相关模块控制为核心，PROFIBUS DP作为总线通信，双绞线作为通信介质以及现场模块等组成一套控制系统。

本论文主要结合实际情况，将以往发生的各种总线故障诊断进行分析归类，总结出针对积放链总线故障处理方法和预防措施。

二、系统介绍和PROFIBUS总线介绍2.1、系统介绍积放链是由三菱A系列PLC作为控制核心，由QJ71PB92V模块作为等级1主站使用，通过PROFIBUS-DP协议将触摸屏以及现场30个模块进行通讯，以及3个驱动链条装置和若干个电磁阀组成的控制系统。

2.2、PROFIBUS总线介绍PROFIBUS作为业界应用最广泛的现场总线技术，是一种串行现场总线通信技术，是按照ISO/OSI开放系统互连模型层网络模型构建，主要分为DP/FMS/PA几种行规。

FMS行规因为协议层太繁琐，不能适应高速现场总线的需求，实际应用已经很少见到；目前应用最多的是DP和PA行规，在这里主要介绍的是DP行规。

PROFIBUS-DP使用有主站和从站。

PROFIBUS-DP网络理论上最多可有32个主站，整个网络中所有的物流站点可达到127个，主站之间用令牌传递，获得令牌的主站可轮询从站。

网络拓扑是线性总线，两端都带终端电阻，允许一定的短截线和分支（树）存在，通信介质、网络距离、通信站点数取决于信号特性，两个站点之间采用屏蔽双绞线通讯，传输速率在9.6Kbit/s-12Mbit/s。