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Profibus和Profinet故障排除

   日期:2020-01-11     浏览:90    评论:0    
核心提示:诊断信息通常是现场总线和工业以太网协议(尤其是Profibus和Profinet)的优势之一。此诊断信息可以防止停机并加速故障排除。

诊断信息通常是现场总线和工业以太网协议(尤其是Profibus和Profinet)的优势之一。此诊断信息可以防止停机并加速故障排除。

首先,对技术进行说明:Profibus和Profinet International(PI)创建,支持和维护Profibus和Profinet标准。这两个规范都是IEC 61158的一部分。Profibus是在两个不同物理层上的一种协议:用于离散应用中的Profibus DP的RS-485和用于过程应用中Profibus PA的曼彻斯特编码总线供电(MBP)。Profibus PA包括通过总线的电源传输,适用于危险环境。Profinet在IEEE 802.3有线(和光纤)以太网和IEEE 802.11无线以太网上运行。Profibus使用代理集成到Profinet中。(代理就像网关一样,它连接并映射两个不同的网络,但是与网关不同,代理在Profinet规范中定义。

Profibus和Profinet使用多种手段来帮助预防停机并从停机中恢复。第一道防线是警报,可以在人机界面(HMI)上发出警报。警报可用于:

  • 过程变量(例如,1区高温)

  • 连接的硬件(例如,数字输出7 [加热器打开]上的断线)

  • 控制设备(例如,机架1,模块3缺失)

协议本身定义并支持警报。此外,协议还传达有关正在传递的变量的诊断信息:过程仪表中变量旁边的“标志”指示该值是好还是可疑。此外,协议会通知和传达可用于预测性维护或基于状况的监视的资产管理信息。

最后,可以获得有关网络本身的信息。控制器制造商提供的网络配置工具可用作一线诊断工具。对于Profibus网络,可以使用专用工具对网络进行临时或永久连接的监视。类似的工具可用于Profinet。此外,对于Profinet,可以使用标准信息技术(IT)协议来监视网络。这些协议还可以在HMI中显示警报和状况。

当需要更换设备时,有两种方法可以加快任务速度。如果需要更换Profibus PA设备并使用通用配置文件,请设置地址并更换设备-即使该设备来自其他制造商!Profinet提供了“简单设备更换”功能,无需设置地址或使用配置器或计算机即可更换设备。只需更换设备,控制器就可以找到并激活它。Profibus设备具有手动可调的双列直插式包装(DIP)或旋转开关;Profinet设置全部以电子方式进行。

新项目使用Profinet,但仍安装了超过5000万个Profibus节点,并且每年都在增加。Profinet提供了更大的地址空间,更快的速度,并且由于它利用了以太网,因此具有前瞻性。除了Profibus,它还增加了其他诊断功能。但是,我们将从Profibus网络诊断开始,然后看看Profinet如何基于它们进行构建。

Profibus DP诊断

对于Profibus DP,诊断的第一行是警报状态。警报可以从过程和硬件中生成。图中显示了硬件警报。

有一些工具可以在静态和运行时模式下检查网络。静态物理层测试工具可以检测多种类型的接线错误:

  • 交换电线

  • 断线

  • 短路线AB

  • 短路A / B屏蔽

  • 打开盾牌

  • 丢失或终止过多

  • 段长

  • 思考

运行时分析工具连接到运行总线并执行:

  • 确定“实时列表”(总线上的所有活动站点)

  • Profibus DP和PA网络和设备的协议分析

  • 帮助发现启动问题

  • 收集重复,丢失,消息损坏等的统计信息。

  • 触发功能/解码/记录

许多供应商提供用于Profibus DP(RS-485)的工具。运行时分析工具执行示波器功能(例如波形,信号电平和反射)和网络拓扑确定,并帮助定位电缆错误,故障设备等。

Profibus PA诊断

发生与Profibus DP警报并行的警报后,检查网络是解决问题的良好起点。总线和协议分析器可从多个来源获得。某些设备可以永久连接到网络,而某些则是手持设备以供临时使用。

在运行期间,Profibus PA仪器在每个周期中都带有一个状态字节和过程变量。状态字节提供有关过程值“可用性”的信息。状态字节被认为是任何输入过程变量的组成部分,并且它指定变量的“质量/运行状况”:

  • 良好:值是实际过程变量(PV)

  • 有条件使用:可能准确性较低或可能是替代值

  • 失败:由于错误,该值不代表PV

  • 功能检查/本地覆盖:设备处于本地控制,维护或执行功能检查的状态

  • 钝化(禁止诊断警报):操作员将设备强制进入空闲模式

  • 状态字节还指示有关过程变量值的上限/下限警告或警报,并提供有关设备状态的信息:

  • 良好:设备正常,无需维护

  • 需要维护:根据之前的条件,“备件”将在中期用尽,或者比预期的快

  • 维护需求:根据先前的条件,“备件”将在短期内耗尽;短期需要维护以保证可用性

  • 维护警报:“备件”耗尽或发生突然的故障;立即需要维护

  • 功能检查/本地覆盖:设备处于本地控制,维护或执行功能检查的状态

资产管理信息:供应商可以在设备中内置许多功能,包括故障预测(以提高资产可用性)或维护技术人员的详细信息。用户可以调整边界以匹配他们的过程,如以下示例所示:

配置文件:Profibus PA设备提供了两种类型的应用程序配置文件之一。(应用程序配置文件是一个作为对象的文件。它定义了其附带的仪器的特性。)特定于制造商的配置文件允许制造商扩展配置文件以包括其设备的唯一性。但是可从PI下载的通用配置文件允许将设备替换为其他制造商的设备。如果需要更换设备而没有精确匹配的设备,则使用通用配置文件对用户来说是一个明显的好处。

Profinet诊断

Profinet使用与Profibus相同的警报方案,然后添加IT协议,例如超文本传输协议(HTTP),简单网络管理协议(SNMP)和链路层发现协议(LLDP)。由于Profinet只是标准的未经修改的以太网,因此这些协议很容易共享与Profinet相同的基础结构。

HTTP:许多Profinet设备都有内部网页,因此可以使用简单的Web浏览器查看配置和诊断信息。

SNMP:SNMP提供对以太网交换机中标准管理信息块(MIB)的访问,无论这些交换机是独立的还是在自动化设备(如控制器)中。MIB包含有用的故障排除和停机预防数据,例如特定端口上的重试次数。可以在HMI中访问此信息,例如,使用SNMP OPC服务器。

LLDP:在Profinet中必须支持LLDP。该协议允许设备知道哪些设备连接到其端口。知道这一点,就可以检索并显示整个网络的拓扑。LLDP还可以实现Profinet极大的缩短停机时间的功能之一。

Profinet –简单设备更换:简单设备更换允许Profinet设备的更换,而无需设置地址,也无需使用计算机。

 
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