Profinet故障診斷方法與解決方案

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

1. 概述

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)。

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(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)。

PROFINET IO通訊物理連接故障初步診斷

1. 概述

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(rèn)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(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、通過以太網(wǎng)線測(cè)線儀進(jìn)行測(cè)試（電纜）

圖 1 以太網(wǎng)線測(cè)線儀

2.2、通過激光筆簡(jiǎn)單測(cè)試或通過專業(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 專業(yè)光纖檢測(cè)儀器測(cè)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(shè)備分配了IP地址，可以通過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STEP7軟件在線診斷

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 可訪問設(shè)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(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(wǎng)接頭，以下是西門子常用的以太網(wǎng)電纜插頭的接線方法：

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)線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過在一個(gè)接頭上交換發(fā)送和接收線對(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)線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過在一個(gè)接口上交換發(fā)送和接收線對(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

如果檢查以太網(wǎng)電纜插頭接線沒有問題，那么需要考慮是否是以太網(wǎng)電纜存在問題，例如電纜長(zhǎng)度是否超出PROFINET IO通訊標(biāo)準(zhǔn)要求，檢查電纜中間是否有破損斷線等，必要時(shí)需要檢測(cè)電纜各個(gè)線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(hào)是否匹配、光纜長(zhǎng)度是否符合通訊標(biāo)準(zhǔn)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(wú)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(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(cè)試。

如果不具備相應(yīng)的檢測(cè)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(chǎng)服務(wù)部門，由專業(yè)人員進(jìn)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(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(jìn)行簡(jiǎn)單判斷：

2.1、通過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STEP7在線診斷信息進(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

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(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通訊看門狗時(shí)間

由于PROFINET IO 通訊故障發(fā)生在看門狗時(shí)間內(nèi) IO 控制器沒有向 IO 設(shè)備提供輸入或輸出數(shù)據(jù)（IO 數(shù)據(jù)），看門狗時(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)重的電磁干擾問題，建議通過之后的方式進(jìn)行排除解決。

圖 15 TIA PORTAL下修改PROFINET IO設(shè)備看門狗時(shí)間、

圖 16 STEP7下修改PROFINET IO設(shè)備看門狗時(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

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、網(wǎng)線、屏蔽的模擬量電纜一起布線，如果是無(wú)屏蔽的電源線最小間距是200mm。

與PROFINET電纜 布線間距

帶有或不帶有非金屬橋架鋁制橋架鋼制橋架

信號(hào)電纜

其它的PROFINET電纜

PROFIBUS電纜

PC數(shù)據(jù)電纜

編程設(shè)備數(shù)據(jù)電纜

打印機(jī)數(shù)據(jù)電纜

模擬量輸入信號(hào)屏蔽電纜等0mm0mm0mm

電源電纜

非屏蔽電源電纜200mm100mm50mm

屏蔽電源電纜0mm0mm0mm

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(shí)，交叉角度最好為90 度，減少線線間串?dāng)_，如果不能滿足最小間距，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1

在沒有隔離的條件下，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2

如果距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)車間連接，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(gè)車間的等電位系統(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：

電纜的屏蔽與接地

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)?/p>

3.3更換設(shè)備測(cè)試

如果無(wú)法判斷出電磁干擾問題出在哪個(gè)位置，或無(wú)法判斷設(shè)備安裝哪里存在問題，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)條件或沒有辦法排查出電磁干擾問題，可以聯(lián)系西門子現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)部門，由專業(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(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.Ping指令的使用

2.1Ping指令的格式

常見的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

可以通過組合鍵Windows+R或在開始菜單中打開運(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.Ping指令常見故障結(jié)果及原因分析

3.1常見故障結(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(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。

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(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)中處于在線可訪問狀態(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(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，掃描所有的可訪問的以太網(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

4.2 PST 節(jié)點(diǎn)掃描獲得的信息

通過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（見圖5 ①部分）

2、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)MAC地址（見圖5 ②部分）

3、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備名稱（見圖5 ③部分）

4、 以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的IP地址（見圖5 ④部分）

4.3 初步診斷分析

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)備問題或是PST軟件安裝有問題，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，名稱是否與項(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)備名稱的操作，需要重新分配設(shè)備名稱。

4、 掃描到的PROFINET IO設(shè)備是否有IP地址，如果沒有，則說明PROFINET IO控制器沒有將設(shè)備參數(shù)成功分配給PROFINET IO設(shè)備，可能的原因是設(shè)備名稱有差異或硬件組態(tài)有問題，建議檢查，也可以恢復(fù)IO設(shè)備的出廠設(shè)置測(cè)試。

審核編輯：郭婷