Profinet故障診斷入門(mén)

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

PROFINET IO通訊物理連接故障初步診斷

PROFINET 干擾問(wèn)題的初步診斷

Ping指令如何使用

使用PST初步診斷PROFINET

通過(guò)狀態(tài) LED 進(jìn)行PROFINET IO通訊初步診斷

1. 概述

SIMATIC 設備 PROFINET 接口的每個(gè)端口都有一個(gè) 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(guān)于借助于 LED 的狀態(tài)和錯誤顯示燈來(lái)進(jìn)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(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)現物理連接問(wèn)題，以及基本的排查物理連接問(wèn)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^(guò)以下幾個(gè)工具或方式發(fā)現故障，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)測線(xiàn)儀進(jìn)行測試（電纜）

圖 1 以太網(wǎng)線(xiàn)測線(xiàn)儀

2.2、通過(guò)激光筆簡(jiǎn)單測試或通過(guò)專(zhuān)業(yè)光纖檢測儀器測試（光纜）

圖 2 激光筆簡(jiǎn)單測試

圖 3 專(zhuān)業(yè)光纖檢測儀器測試

2.3、通過(guò)觀(guān)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(guò)Ping指令測試到設備的網(wǎng)絡(luò )連接狀態(tài)

圖 4 網(wǎng)絡(luò )暢通Ping指令結果

圖 5 網(wǎng)絡(luò )不暢通Ping指令可能結果1

圖 6 網(wǎng)絡(luò )不暢通Ping指令可能結果2

2.5、通過(guò)PST工具進(jìn)行以太網(wǎng)節點(diǎn)掃描

圖 7 PST工具掃描以太網(wǎng)節點(diǎn)結果

2.6、通過(guò)STEP7軟件在線(xiàn)診斷

圖 8 STEP7編輯以太網(wǎng)節點(diǎn)功能

圖 9 設備以太網(wǎng)接口連接狀態(tài)

圖 10 TIA Step7 可訪(fǎng)問(wèn)設備掃描功能

3.如何排查解決物理連接故障

如果發(fā)現了物理連接故障，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 電纜四種顏色導線(xiàn)之間的對應關(guān)系。通過(guò)在一個(gè)接頭上交換發(fā)送和接收線(xiàn)對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種顏色導線(xiàn)之間的對應關(guān)系。通過(guò)在一個(gè)接口上交換發(fā)送和接收線(xiàn)對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

如果檢查以太網(wǎng)電纜插頭接線(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題，那么需要考慮是否是以太網(wǎng)電纜存在問(wèn)題，例如電纜長(cháng)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(xiàn)等，必要時(shí)需要檢測電纜各個(gè)線(xiàn)芯之間是否都完好連通。

3.3 檢查以太網(wǎng)光纜

如果以太網(wǎng)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(cháng)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(mǎn)足光纜的彎曲半徑要求，如果以上均無(wú)問(wèn)題，那么需要檢查光纖熔接是否滿(mǎn)足要求，接頭是否完好，必要時(shí)需要考慮重新進(jìn)行光纖熔接工作。

3.4 更換電纜或光纜

如果無(wú)法判斷出物理連接鏈路故障出在哪個(gè)點(diǎn)上，那么必要時(shí)需要考慮更換以太網(wǎng)電纜或光纜進(jìn)行測試。
如果不具備相應的檢測條件或沒(méi)有辦法排查出物理連接問(wèn)題，可以聯(lián)系西門(mén)子現場(chǎng)服務(wù)部門(mén)，由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行故障排查。

PROFINET 干擾問(wèn)題的初步診斷

1.概述

在做PROFINET IO 通訊調試時(shí)經(jīng)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(wèn)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范的安裝就有可能導致通訊干擾問(wèn)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(wèn)題。

2.如何判斷干擾問(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通訊調試或運行過(guò)程中，發(fā)現了以下的通訊現象，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(kāi)啟某些現場(chǎng)設備或特定操作時(shí)，通訊中斷，相反則通訊恢復正常。

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信息，如何發(fā)現診斷緩沖區中存在IO控制器與IO設備通訊經(jīng)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 13 TIA PORTAL 設備診斷緩沖區信息

圖 14 STEP7 設備診斷緩沖區信息

3.如何排查解決干擾問(wèn)題

如果發(fā)現了疑似電磁干擾導致PROFINET IO 通訊故障時(shí)，應該怎么排查解決呢，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 IO 控制器沒(méi)有向 IO 設備提供輸入或輸出數據（IO 數據），看門(mén)狗時(shí)間=IO數據丟失允許的更新周期數×刷新時(shí)間，通常IO控制器會(huì )自動(dòng)計算并分配，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)計算的看門(mén)狗時(shí)間內發(fā)生通訊故障的概率會(huì )加大，此時(shí)我們可以適當增加PROFINET IO通訊刷新時(shí)間或IO數據丟失允許的更新周期數來(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設備看門(mén)狗時(shí)間、

圖 16 STEP7下修改PROFINET IO設備看門(mén)狗時(shí)間

3.2檢查PROFINET IO通訊設備安裝是否符合規范

PROFINET IO通訊干擾問(wèn)題多數情況是由于設備安裝不符合PROFINET IO通訊的安裝規范引起的，例如屏蔽未接好、接地不可靠、與干擾源距離過(guò)近等等，符合規范的安裝可以避免電磁干擾導致通訊故障問(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可以與其它數據線(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。

	與PROFINET電纜 布線(xiàn)間距
	帶有或不帶有非金屬橋架	鋁制橋架	鋼制橋架
信號電纜
其它的PROFINET電纜 PROFIBUS電纜 PC數據電纜 編程設備數據電纜 打印機數據電纜 模擬量輸入信號屏蔽電纜等	0mm	0mm	0mm
電源電纜
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)間串擾，如果不能滿(mǎn)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 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

如果距離較遠的兩個(gè)車(chē)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(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，所以應連接所有屏蔽層以及標有接地符號的連接器到整個(gè)車(chē)間的等電位系統（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與整個(gè)車(chē)間的等電位系統應盡可能多次連接，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通訊的安裝規范，詳細內容可以參考以下鏈接：

電纜的屏蔽與接地

SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)裝配指南

PROFIBUS 國際組織提供的PROFINET 安裝向導

3.3更換設備測試

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)電纜或接頭等設備進(jìn)行測試。

如果不具備相應的檢測條件或沒(méi)有辦法排查出電磁干擾問(wèn)題，可以聯(lián)系西門(mén)子現場(chǎng)服務(wù)部門(mén)，由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行故障排查。

Ping指令如何使用

1.概述

在做PROFINET IO 通訊調試時(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.Ping指令的使用

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ip
'Ping'+空格+可選參數+空格+目的主機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)運行命令框，之后輸入cmd，點(diǎn)擊確定，彈出DOS窗口：

圖 22運行命令框

圖 23 DOS窗口

以目的主機IP 192.168.0.140為例，測試Ping指令：

圖 24 Ping指令測試結果

結果表明，到主機地址192.168.0.140的網(wǎng)絡(luò )是暢通的，發(fā)送了4個(gè)數據包，目的主機返回了4個(gè)數據包，網(wǎng)絡(luò )延時(shí)小于1ms。

3.Ping指令常見(jiàn)故障結果及原因分析

3.1常見(jiàn)故障結果

1、Request timed out（請求超時(shí)）

圖 25 Request timed out（請求超時(shí)）

2、Destination host Unreachable（目標主機不可達）

圖 26 Destination host Unreachable（目標主機不可達）

3.2可能原因

1、Request timed out（請求超時(shí)）

1)對方已關(guān)機，或者網(wǎng)絡(luò )上根本沒(méi)有這個(gè)地址
2)對方確實(shí)存在，但與自己不在同一網(wǎng)段內，通過(guò)路由也無(wú)法找到對方
3)對方確實(shí)存在，但設置了ICMP數據包過(guò)濾（如防火墻設置）
4)執行Ping指令的PC可能有多個(gè)設置成同一網(wǎng)段IP地址的網(wǎng)卡

2、Destination host Unreachable（目標主機不可達）

1)對方與自己不在同一網(wǎng)段內，而自己又未設置默認路由
2)網(wǎng)線(xiàn)故障
3)網(wǎng)卡故障

使用PST初步診斷PROFINET

1. 概述

在做PROFINET IO 通訊調試時(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。

2. PST軟件的功能介紹

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)設備分配地址及網(wǎng)絡(luò )參數，這樣無(wú)需其它配置軟件即可使得網(wǎng)絡(luò )設備具備基本的通訊能力。根據網(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)接口的設備
– 調用基于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地址設置
前提條件：此臺 SIMATIC NET 網(wǎng)絡(luò )設備具有一個(gè)預設定的以太網(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)。

3. PST下載鏈接

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

4. 使用PST軟件進(jìn)行PROFINET 通訊故障初步診斷

4.1 基本配置及使用

PST工具使用及設置比較簡(jiǎn)單，首先需要進(jìn)行PG/PC 接口的設置，接口選擇使用的物理網(wǎng)卡：

圖 27 PST setting

圖 28 設置PG/PC接口

設置完 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)節點(diǎn)：

圖 29 PST掃描以太網(wǎng)節點(diǎn)

圖 30 PST掃描以太網(wǎng)節點(diǎn)結果

圖 31 PST掃描以太網(wǎng)節點(diǎn)設備信息

4.2 PST 節點(diǎn)掃描獲得的信息

通過(guò)PST工具進(jìn)行以太網(wǎng)節點(diǎn)掃描后，可以得到以下相關(guān)信息：

1、 設備是否掃描到并顯示到節點(diǎn)列表中（見(jiàn)圖5 ①部分）
2、 以太網(wǎng)節點(diǎn)MAC地址（見(jiàn)圖5 ②部分）
3、 以太網(wǎng)節點(diǎn)設備名稱(chēng)（見(jiàn)圖5 ③部分）
4、 以太網(wǎng)節點(diǎn)的IP地址（見(jiàn)圖5 ④部分）

4.3 初步診斷分析

根據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設備的MAC地址與設備名稱(chēng)對應關(guān)系是否完全正確，如果不一致，那么可能的原因是設備名稱(chēng)錯誤的分配給了其它設備。
3、 掃描到的PROFINET IO設備是否有設備名稱(chēng)，名稱(chēng)是否與項目硬件組態(tài)中一致，如果不一致，可能是未進(jìn)行分配設備名稱(chēng)的操作，需要重新分配設備名稱(chēng)。
4、 掃描到的PROFINET IO設備是否有IP地址，如果沒(méi)有，則說(shuō)明PROFINET IO控制器沒(méi)有將設備參數成功分配給PROFINET IO設備，可能的原因是設備名稱(chēng)有差異或硬件組態(tài)有問(wèn)題，建議檢查，也可以恢復IO設備的出廠(chǎng)設置測試。