PROFIBUS DP 网络系统故障诊断方法

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。

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。

PROFIBUSDP的故障诊断方法演示文稿故障诊断是工业自动化系统中非常重要的一环，通过诊断系统中的故障，可以及时发现问题并采取相应措施进行修复和恢复，保证工业生产的正常运行。

本文将以PROFIBUS DP（Process Field Bus Decentralized Periphery）为例，介绍PROFIBUS DP的故障诊断方法。

第一步：搜集故障信息对于PROFIBUSDP，搜集故障信息是诊断的第一步。

我们可以通过以下几种方式搜集到信息：1.系统反馈信息：检查系统中的警报、报警信息，查找可能的故障原因。

2.观察现象：观察系统的运行状态，如是否有设备异常、通信中断等。

3.监测仪器：利用PROFIBUS网络分析仪、示波器等工具对系统进行监测，获取更为详细的信息。

第二步：分析故障原因在搜集到故障信息后，需要对其进行分析，确定故障原因。

常见的故障原因有：1.通信故障：如信号断开、信号干扰等。

2.设备故障：如设备损坏、设备接线错误等。

3.参数配置错误：如地址设置错误、节点规划不合理等。

第三步：排除故障根据故障原因进行相应的排除工作，常见的排除方法有：1.检查设备连接：检查设备的电源、数据线等连接是否正确，重新插拔设备。

2.更换设备：对于损坏的设备，需要及时更换。

3.配置参数：对于参数配置错误的情况，需要修改设备的参数设置。

第四步：验证修复结果在完成故障排除后，需要对系统进行验证，以确保问题得到修复。

可以通过以下几种方式验证修复结果：1.运行测试：重新运行系统，观察系统的运行状态是否正常，检查设备是否正常工作。

2.监测仪器：再次使用PROFIBUS网络分析仪等工具对系统进行监测，检查网络通信是否正常。

第五步：记录故障经验对于所遇到的故障，需要及时记录故障经验，以便以后参考。

记录故障经验可以帮助我们更好地理解故障原因、快速排除故障，并能在以后遇到类似故障时更快地找到解决方法。

总结：通过对PROFIBUSDP故障诊断方法的介绍，我们了解到了故障诊断的一般步骤，通过搜集故障信息、分析故障原因、排除故障、验证修复结果以及记录故障经验，可以有效地诊断和解决故障，保证工业自动化系统的正常运行。

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。

S7-300400系统ProfibusDP通讯故障诊断实⽤⽅法【第⼀步】：DP⽹络寻找故障点系统出现DP警报后：（1）逐⼀加站原则：先甩开所有从站，从DP⽹路离CPU最近的第⼀个DP站开始诊断。

（2）如全线只有某⼀个站报警，直接判断该站为通讯故障位置。

（2）如全线只有末站或末段报警，在故障段继续采⽤（1）⽅法诊断。

（3）如全线报警，直接采⽤（1）⽅法诊断。

【第⼆步】：DP站点寻找故障源判定站点故障后：（1）该站软件设置错误：DP地址、模块型号、波特率设置（2）该站模块已经损坏：DP模块、总线插槽（3）该站通讯接⼝故障：DP接头进线、DP进线（4）上站通讯接⼝故障：DP接头出线、DP出线（5）如果SFC51给出报警信息，可能从站24V电源故障【第三步】：DP站点修复故障源（1）该站软件设置错误：DP地址、模块型号与组态必须⼀致（2）该站模块已经损坏：DP模块、总线插槽交换或者更换（3）该站通讯接⼝故障：DP接头、DP电缆检修或更换（4）上站通讯接⼝故障：DP接头、DP电缆检修或更换（5）该站电源模块故障：电源模块更换【第四步】：DP通讯不稳定修复（1）检查系统通讯负荷：站点总数、通讯距离、总线波特率等（2）检查系统通讯⼲扰：系统接地、电源隔离、DP线接地等（3）其它通讯设备⼲扰：第三⽅DP站的软件、硬件及配线等【注意事项】：（1）DP接头的进线和出线端都有可能损坏（2）DP电缆的接线端氧化也有可能通讯故障（3）DP电缆接线的接地需可靠，接地线和DP线不能接触（4）注意各种CPU链接的DP站的总数，超过容量也是会造成故障的（5）DP线距离较远时，可以加中继器或RS485有源终端附表：DP传输距离与波特率的理论关系：。

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。

2011年 增刊要分为DP/FMS/PA图1 PROFIBUS行规FMS行规因为协议层较为繁琐，渐渐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。

我们这里主要讨论的DP的网络。

PROFIBUS-DP使用两类站：（1）主站（DP-Master，有总线存取权）；（2）从站（DP- Slave，无总线存取权）。

PROFIBUS DP网络理论上最多可有32个主站整个网络中所有的物理站点数可达到127个。

主站之间用令牌传递，获得令牌的主站可以轮询从站。

络拓扑是线性总线，两端带终端电阻，允许一定的短截线（Drop cable）和分支（树）存在。

通讯介质网络距离、通讯站点数取决于信号特性，如两个站点之间采用屏蔽双绞线通讯，9.6kbps波特率时，1.2km可以不使用中继器进行连接（7）不同波特率下的电缆长度表２　不同传输速度时的电缆长度波特率[bit/s]9.6k19.2k93.75k187.5k500k1500k3M~12M电缆长度（m）1200120012001000400200100（8）终端电阻器PROFIBUS电缆在每个网段的两端应该连接终端电阻。

（9）接地，屏蔽若使用屏蔽双绞电缆，则建议通过低阻抗（即低电感连接方式连接电缆两端的屏蔽和保护地图2 PROFIBUS线性拓扑结构如果网络中需要使用光纤作为通讯介质，则需要使用OLM代替RS485中继器进行网络扩展连接，此时，一般都是将网络连成环网的形式（见图3）。

图3 PROFIBUS光纤环网2.1.3 应用层应用层主要定义了PROFIBUS的数据类型，报文规范，网络管理等内容，对于PROFIBUS报文的了解，有助于对故障报文进行分析。

2.2 PROFIBUS网络常见故障在使用PROFIBUS过程中，常见故障现象有：（1）网络通讯一直不能建立；（2）网络通讯不稳定，有时出现某一个或某几个从站不能通讯；（3）某个电机或者变频器启动时，网络出现通因而找到导致通讯故障的真正原因网络诊断的步骤和方法我们发现：大多2011年 增刊行检测和评估针对评估表中的内容进行说明的同时如何进行（1）当工程师到达一个新的现场时图4 屏蔽层做接地处理处理方法：屏蔽在通讯中有着至关重要的作用，因为工业现场的电磁兼容环境比较恶劣，往往会对通讯造成较大的影响，因而通讯电缆要求有良好的屏蔽并做接地处理。

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。