关于profibus设备总线故障的分析及解决过程

大家好：
关于2013-11-09 DSM4C “profibus error KA20”报警的检测方法及处理（本方法使用于大部分profibus 故障）
一：故障现象（设备故障时第一反应现象）
1. 设备停机HMI屏幕报警profibus error – festo module (KA20)
报警说明：任何profibus总线故障均会导致该报警，由HMI直接触发profibus error 为报警类型，后面的festo module (KA20)为导致该报警的从站名字
（一般报警均由PLC首先收集到错误，并反馈给HMI，并由后者显示，但是profibus故障为一类可导致设备停机故障，又因为DSM区域设备的HMI组态是基于TIA博图系统，所以该报警由HMI设备直接发出）
2. PLC LED指示灯SF指示灯常亮红灯，BF指示灯为频率1HZ的闪亮
报警说明：任何总线问题均会导致PLC出现该错误提示
（SF system fault 系统故障：一般由硬件和软件错误导致如硬件组态和程序BF bus fault 总线故障：一般由总线故障引起，包括profibus总线和profinet 总线）
二：检测方法（设备的电气故障检测由于存在一定危险性，应该本着先软件后硬件，先易后难的检测方式）
1.软件部分（STEP7 软件）
A：打开项目
说明：打开STEP7软件，加载相关设备的程序，在左侧项目栏点击SIMATIC 300 打开s7-300的相关项目。

双击右侧框的HARDW ARE （硬件组态）
（在一个项目刚开始的时候，首先要做的就是硬件组态，也是必须要做的，主要目的就是向PLC程序声明该项目所需要的硬件的全部信息，其中包括：主站的CPU类型，各个IO模块的地址如SM321 SM322输入输出模块或者是模拟量模块和高速计数器模块，基于profibus总线或者基于profinet总线的从站的信息，如PLC扩展分布式IO，智能扩展模块，过程控制单元，伺服电机驱动单元，变频器，及其他厂家生产的从站设备，这里讲的是DSM4设备的FESTO阀岛）
B：打开硬件组态
说明：打开项目硬件组态后的画面
( 左侧方格为主站信息，包括CPU类型为317-2DP/PN 意思是带有2个profinet 工业以太网接口和一个profibus总线接口的PLC CPU ，下面是CP343-1扩展工业以太网接口模块，CP340-RS232扩展通讯接口模块和输入输出模块。

右面有两条类似铁路轨道形状的分支，其中一条叫profibus 总线，另一条叫profinet总线。

在这里以DSM4设备为例，profibus总线带有FESTO阀岛扩展IO KA20和KA30，SICK读码器，IAI电缸控制器等从站。

Profinet总线带有Cognex视觉系统)
C: 在线
说明：点击“在线”按钮，程序将于PLC内程序同步，在线后将显示设备主站和从站之间的连接情况
（当在线的时候，程序提示PLC内硬件组态与电脑的组态不符，则应该马上终止在线，检查电脑内程序是否为最新版本。

必须确保程序一样才可以进行在线。

注：PLC程序的在线和离线的比对不包括硬件组态的比对，所以比较程序块不适用于硬件组态）
D：在线截图查看站点间连接状态
说明：在线成功后，在STEP7软件最上方会提示当前硬件配置处于联机状态/HW Config-项目名ONLINE。

这时如果主站从站之间存在通讯故障（profibus fault）则CPU会有一个符号，相应出现故障的从站觉得左上角将会出现符号（只要硬件组态在线后从站出现符号，那么该从站于CPU之间的通讯肯定已经出现故障）
E：通讯错误从站报警信息
说明：在硬件组态在线中双击出现通讯错误的从站，将会出现该界面。

该界面一般显示为从站的当前状态和信息，大家可以根据这些信息来判断事故点
（错误说明的完成程度取决于该从站的GSD文件，尤其是除西门子外的第三方厂商。

这里主要阐述FESTO阀岛扩展IO模块。

一般西门子的产品在错误说明里比较完善，其他因厂商而异）
2.硬件部分一般造成通讯问题有大概5种原因。

顺序由出现概率排列
A：profibus 接头
说明：典型profibus总线接口，对于profibus总线故障，这个接头导致的通讯故障比例最高，检查时主要检测接头是否拧紧，于站点是否连接紧密，与线缆连接是否牢固，有必要重新连接电缆
（一般故障为厂家接线时没有拧紧，或者时间长了9针插头氧化过度造成接触不良。

接头本身不会损坏，所以大部分因为老化造成故障）
B：profibus线缆
说明：该线缆为profibus 专用线缆，外皮为紫色，全世界统一。

里面包含一根绿色外皮包裹的独股铜线，一根红色外皮包裹的独股铜线，缠绕这两棵线的屏蔽层。

该线缆导致的profibus通讯故障的概率低于接头，一般是由于布线时的挤压，或者与接头的连接处出现问题。

相对由于啮齿类动物的咬伤也比较多见，诺和诺德应该没有老鼠吧。

大家在检测过程中注意线缆拐弯处是否挤压，线体是否破损，与接头连接是否牢固即可。

可以用万用表欧姆档位测量该线通断。

接头连接部分注意屏蔽层必须也要连接牢固，因为屏蔽层接触不好会影响profibus线缆的抗干扰能力
C：总线拨码开关和终端电阻
说明：一般这个部分并不容易出现问题，大部分原因是拨码被触碰到另外状态，终端电阻接触不良。

（在profibus总线系统中，只有主站端和最后一个从站节点的profibus接头时在ON的状态，中间的从站节点一律都是OFF状态。

如果最后一个profibus节点不是使用标准接头，那么则需要终端电阻，目的是为了平衡在profibus网络中各节点的电位差，消除信号反射。

最后一个节点如果是标准接头，那么只需要将拨码拨到ON位置，无需配置终端电阻，西门子终端电阻阻值为220欧姆）
D：从站地址拨码开关
说明：从站地址拨码必须与硬件组态中为从站分配的地址一样，否则将造成通讯失败，一般没有人动是不会改变的
（从站的拨码开关是一组8位2进制的拨码，最大值为2的8次方也就是256. 其中ON为1 OFF为0，一般是从左往右数，最左边卫第一位，例：第一位是OFF 第二位是OFF 第三位是ON 其他都是OFF 那么相应二进制数位00000100，对应的十进制地址就是4。

左上图中FESTO阀岛的地址为00001011，对应的十进制地址为11 见右上图）
E-1：从站模接触不良或损坏（DSM4设备的问题所在）背板模块
说明：该模块为IB25输入模块的背板模块。

该模块信号由背板的铜牌传输，DSM 设备停机造成profibus报警的原因就是因为IB25输入模块与背板模块的接触不良造成。

E-2 IB25输入模块
说明：此模块为FESTO阀岛扩展IO模块，主要是与各传感器，接近开关的接线连接。

此模块与E-1的背板模块直接接触不良造成设备的通讯报警
E-3 IB25输入模块与背板模块的铜牌连接部分
说明：该模块应该与背板模块的铜牌紧密接触，实现供电和数据的传输，共享（之所以说FESTO的阀岛是从站扩展IO单元，是因为阀岛并不参与数据的处理，它的作用只是负责前端传感器的信号统一采集，然后通过profibus总线将采集到的信号传递给PLC的CPU，然后由CPU通过程序的处理然后将输出反馈给阀岛的输出单元，也就是电子阀来实现自动控制）
三．总结：
此次DSM4设备的报警原因是因为：在PLC的硬件组态中已经组态好了FESTO 阀岛的模块数量及相关的输入输出的IO地址分配，在设备的运行中，由于IB25输入模块的接触不良，造成IB25模块不能被KA20阀岛所识别，从而给PLC 反馈的信号时KA20阀岛缺少IB25模块，PLC找不到关于KA20阀岛的IB25输入模块的IB输入地址，同时这也就造成实际的硬件组态与PLC程序应该查找的组态不符，造成的PLC系统错误报警和profibus总线报警。

当先后排除了接头，线缆，地址等原因后。

重新紧固了相应模块，故障消失，设备恢复运行。

Profibus故障也算是设备电气方面的常见故障，在以前的公司里我也遇到不少profibus的故障。

所以总结了以下解决这个通讯故障的方法，希望能为大家在以后的工作中有所帮助，相对减少大家的维修时间。

不足住处还请大家多多补充，希望能与大家多交流。

谢谢。