基于Profibus通讯在西门子现场总线的研究与应用

摘要：现场总线技术已成为世界自动化技术的热点，近年来在我国工业自动化系统中已受到关注并推广应用。本文着重以Profibus-DP通讯协议为基础，现场总线设备采用PROFIBUS总线协议的通信互连设计、软件硬件配置、组态及通信实现方法，并结合具体实例介绍了西门子PLC以及图尔克总线产品PROFIBUS通讯故障的解析。

关键词：西门子PLC 总线通讯 Profibus-DP

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

1 概述

PROFIBUS-DP是现场总线PROFIBUS中广泛应用的一种协议，由于PROFIBUS一直侧重于系统集成和系统工程等方面，尤其是侧重于应用行规的研究开发，使得该总线具有适合于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务的特点，成为唯一能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化应用的现场总线，特别适用于工厂自动化和过程自动化领域。因而从诞生至今，PROFIBUS 在现场总线技术领域一直是国际市场上的领导者。

2 PROFIBUS通讯故障解析

2.1 DP总线调试过程故障

通常情况下，在初期网络调试阶段会出现如下故障情况：（1）A、B的连接出错。（2）左右进线和出线的顺序出错，注意总线接头上的箭头。（3）接地的屏蔽层没有接好，或者A、B线没有接好。（4）DP主站以及DP从站组态错误，如设备订货号错误（硬件在线可以找出此故障）、DP/MPI总线插口的组态错误等（表现的现象是可以在set pc/pg interface里面找到总线，就是连接不上）。（5）在 CPU 内编程寻址的从站地址错误，可以查看诊断缓冲区。6、使用终端电阻的站点断电，整个网络瘫痪。

2.2 DP总线使用过程故障实例二

现场使用了西门子的S7 400和ET 200，每次ET 200有输入信号时，所有的输出输入灯均闪烁，半秒钟后系统恢复正常。故障分析为有相应的故障处理OB块，系统的电源模块足以现场操作需要。解决方法是S7 400上的DP插头有问题，DP插头上的终端电阻没有打到ON上，可能操作人员不注意，当时把终端电阻打在中间的位置，所以造成整个总线出现不稳定的情况。

2.3 DP总线使用过程故障实例三

现场使用了西门子的S7 400、ET 200和MM 440等，每次在ET 200S上插入编程设备查看现场总线上的设备情况，上传下载变频器参数时系统停机。故障分析为有相应的故障处理OB块，系统的电源模块足以现场操作需要。造成这种问题的原因是调试所用的DP线缆为自制的总线线缆，所以诊断电阻设置不正确的话，会造成整个总线故障。解决方法是使用MPI电缆或者正确设置总线电缆的终端电阻。

2.4 DP总线使用过程故障实例四

现场使用了西门子的S7 400、ET 200S和MM 440，经常系统报出总线故障，虽然不影响操作。故障分析为有相应的故障处理OB块，所以不至于停机，总线的供电和接地等均没有问题。解决方法是发现每次MM 440带动电机升速时容易出现此问题，所以把DP总线和电机供电线缆分开排列，问题解决。

3图尔克现场总线故障解析

（1）确定发生故障的总线节点，总线有错时，DP扫描模块上的故障指示灯亮。由此判断是第几条总线有问题，读取该DP扫描模块的诊断信息。读取A1SJ71PB92D.Buffer.K2112–K2114，得到有问题的站点号。K2112：=0，正常；=1，子站有故障K2113-K2114：每位对应着DP网上以个节点，如：K2113.b0=1st站，K2113.b1 = 2nd站，K2113.b2 = 3rd站，……，K2113.b15 = 16th站；K2114.b0 = 17th站，K2114.b1 = 18th站，……，K2114.b15 = 32th站。当K2112 = 1时，发生故障的节点所对应的位被置1。或当K2112=1时，读取A1SJ71PB92D.Buffer.K2040-K2044。当K2040=0200H时：K2042_L = 发生问题的节点号。K2042_H = FFH， 该故障造成通讯中断，PLC不能读到该节点的I/O状态；= 0，该故障未造成通讯中断，该节点某点有短路，但不影响其它点的读取。K2044=该节点的ID号。

（2）由总线布置图找到该节点，首先排除断线或接错线的可能性，该节点是PDP模块时：BUS灯不亮POWER灯不亮，Ub < 18V， 总线电源分配不合理，增加电源或移动电源位置接近模块。BUS灯亮红灯POWER灯亮绿灯，更换模块，并确认模块型号无误（与PLC总线配置一致）。BUS灯亮红闪POWER灯亮绿灯，模块参数设置有误。BUS灯亮绿灯POWER灯亮红灯，Ul < 18V，增加辅助电源或移动辅助电源位置。BUS灯亮绿灯POWER灯亮绿灯，排除I/O短路故障（I/O上有红灯）。短路故障应尽快排除。虽然模块有保护，但短路会产生热量，使模块温度上升。该节点是BL20模块时，试更换DIA红灯的扩展I/O模块，直至没有一个DIA红灯。

（3）当同一条总线有多个节点发生故障，并且每个节点依上述方法未排除故障时：总线上是否有地址相同的节点；终端电阻是否加上，特别是IP20总线接头上的电阻开关拨码位置是否正确；若网速较高（波特率>1.5M），须加中继器；更换DP扫描器。

4 结语

现场总线是一种应用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化最底层现场设备或仪表互连的全数字化、双向、多站式通信网络。它将位于生产现场具有信号输入、输出、运算、控制和通信功能的数字通信仪表或设备，通过双绞线连接成网络，采用标准的通信协议，使位于生产现场的设备与设备之间，以及设备与控制站之间实现数据交换与信息共享，是现场通信网络与控制系统的集成。这项以控制技术、智能仪表技术、计算机网络技术以及数字通信技术为支撑的综合技术，己成为世界范围内工业自动化领域广为关注的热点，并将成为该领域的发展方向。

收稿日期：2016-04-13

作者简介：陈靖（1980—），男，山东宁阳人，工程师，在山东钢铁莱芜分公司莱钢自动化部从事自动化控制专业。