关于西门子PROFIBUS-网络故障浅议

关于西门子PROFIBUS?网络故障浅议
摘要在工业控制中，Profibus网络是使用最为广泛的现场总线网络之一，但在运行的过程中会出现各种各样的网络问题，本文就此谈谈自己在处理这方面问题的一些浅见。

关键词网络故障；插头；线路；干扰
PROFIBUS是Process Fieldbus的缩写，作为众多现场总线家族的成员之一，PROFIBUS是在欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也是目前国际上通用的现场总线标准之一，PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放的现场总线，各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息，是用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC的自动化系统。

西门子的PROFIBUS 网络以其网络构建灵活方便、通信速率高和可靠著称，但在实际运用过程中经常会遇到各种意想不到或者莫名其妙的问题，下面就针对一些常见网络故障的处理，谈谈自己的看法。

1 网络插头引起的故障
1.1 插头线没接好
我们接网络插头及硬件的接线时一定要保证接线的可靠，没有松动，因为接线一旦松动，有可能引起整个网络的不稳定甚至出现“闪断”的情况。

并且要耗费大量的时间和精力去排查。

网络的进线和出线不能接反，网线的屏蔽要处理好，这些细小的地方都要注意，减少以后花大力气排查的可能性。

1.2 插头状态没有拨对
正确的插头状态是两个尾站拨在On，中间站拨在Off上，拨错了会出现大面积网络节点无法通讯的问题，千万要注意。

1.3 插头损坏
网络插头的损坏也会引起大面积的通讯中断，网络插头是一个DB9（针）插头，通过测量它的3和8两个引脚之间的电阻值，可以判断网络插头是否损坏。

我们可以在一个DB9（针）插头的3和8引脚焊接两根电线，电线的另一端各焊接一个可以插入万用表的表笔头。

使用时将两个表笔头插入万用表，使用欧姆挡，当插头上的开关拨至“ON”时3和8之间的电阻为220欧姆，当开关拨至“OFF”时电阻值为无穷大，这说明此插头是好的，否则此插头损坏，需要更换[1]。

2 线路引起的故障
生产过程中，通信网络突然出现大面积的网络节点无法通讯。

此类故障可以采用逐点排除的方法，即用通讯节点逐个脱网的方法排查此类故障。

先从发生通讯故障网段中选择离通讯主站最远的一个节点开始，逐一合上节点插头上的终端电阻，排查线路故障点。

当合上某一个节点的终端电阻后，其靠近主站侧的节点通讯恢复正常，基本可以判定故障点就在这个节点与上个合上节点之间。

也可以通过测量电阻阻值的方法判断通讯电缆和网络插头的好坏。

将所有节点插头从站点上拔下，在一端测量通信电缆中红/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。

分段量电阻值，不断缩小范围，最终找到问题所在[2]。

3 电磁干扰引起的故障
电磁干扰引起的网络故障一般都很不规律。

通信网络不但受到单机设备电磁干扰的影响，而且也和整个通信网络的电磁环境有很大的关系，平时做好预防保养对于预防电磁干扰引起的故障是很重要的。

要减少电磁干扰引起的故障，一要尽量减少电磁干扰源，二要增加通讯电缆的抗干扰能力。

通常可以采取如下方法减少电磁干扰：在较大功率变频器进线和出线侧安装电抗器；在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，可减少谐波电流对网络通信的干扰。

加强通讯电缆抗干扰能力有如下方面要遵循：不同电压等级的电缆分线槽布线；通讯电缆单独在线槽外布线时，可根据情况采用穿金属管的方式，这样既可以保护通讯电缆不被损坏，对于防止干扰也有好处，但注意外部的金属管需要接地；通讯电缆与动力电缆避免长距离平行布线；尽量将电缆贴近大面积的金属板；通讯电缆过长时，不要形成环状；通讯线连接的设备应做等电势连接；通讯电缆在电柜内布线时，也应该遵循之前的原则，即远离干扰源。

特别要注意接地的问题，接地包括单端接地和双端接地和悬空，要根据实际情况去接，否则接地也会引起干扰。

最好信号的地和动力的地分开来接，要测量线两端的地是否存在电位差，若存在电位差，那就单端接地，如果电位差很小那就可以双端接地[3]。

4 通信模块引起的故障
当某个分站的通信模块上BF红灯常亮时，表示此分站的通信已经中断，可以用替换的方法来判断是那块模块引起的，多数情况是由通信模块造成的，但也有可能是通信模块后面挂的输入/输出模块、模拟量模块等引起该分站报警[4]。

5 网络故障中一些疑难问题的个人经验
网络故障在做了各种尝试后，通讯仍有中断的情况，可以更改网络拓扑结构以及电缆的走向来试试，可能会解决。

另外在中间站点的网络插头，在接通讯电缆的时候，可以不区分谁是进线，谁是出线，都接在进线的端子上，这样接大大减少了网络故障。

总之，PROFIBUS网络故障十分复杂，要针对网絡故障的特点进行分析排查，总体原则是现场观察与网络诊断技术相结合，方法无外就是三种：排除法和替换法及测试法，在实际运用的过程中是这三种方法混着用，而不是单纯一种方法。

我们不管是调试人员，还是现场维护人员一定要把整个网络的构架搞清楚，这样便于我们分析问题，解决问题。

参考文献
[1] 廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，
2006：179.
[2] 廖常初.西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2009：22-23.
[3] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，
2004：51.
[4] 胡敏.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天出版社，2004：66-69.。