Diagnostyka sieci profibus.pdf

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP

Sieć PROFIBUS DP jest obecnie najpopularniejszą siecią przemysłową stosowaną do komunikacji

pomiędzy systemem sterowania, a urządzeniami peryferyjnymi. Do jej podstawowych cech należy

zaliczyć łatwą integrację urządzeń różnych producentów w ramach jednego systemu, odporność na

zakłócenia oraz szerokie wsparcie wśród producentów sprzętu.

Połączenie wielu urządzeń w ramach jednej sieci jednak spowoduje, że stabilność

i niezawodność sieci może decydować o dyspozycyjności nawet całej linii produkcyjnej.

Celem tego artykułu jest przedstawienie narzędzi pozwalających na szybką i skuteczną lokalizację

przyczyn nieprawidłowego funkcjonowania sieci PROFIBUS, a także możliwości działań

prewencyjnych.

Możliwości diagnostyczne udostępniane przez protokół PROFIBUS DP

Ze względu na ponad 15-to letnią obecność na rynku, system PROFIBUS można z całą pewnością uznać

za rozwiązanie z jednej strony dopracowane przez producentów sprzętu, z drugiej za dobrze rozpoznane

przez użytkowników.

System ten najczęściej nie sprawia większych problemów na etapie uruchomienia oraz eksploatacji.

Stosując urządzenia obsługujące rozszerzoną diagnostykę lub funkcjonalność DPV1 użytkownik może

mieć do dyspozycji informacje diagnostyczne opisujące aktualny status urządzenia.

Rozszerzone informacje diagnostyczne związane są przede wszystkim z układami peryferyjnymi

stacji DP Slave:

 informacja o braku zasilania obwodów wykonawczych

 informacja, który z modułów w stacji nie pracuje prawidłowo

 szczegółowa informacja diagnostyczna dla poszczególnych kanałów

(np. kanał cyfrowy, wejściowy, numer 3 w module umieszczonym w slocie 5 konfiguracji stacji

zwraca błąd typu zwarcie).

Dostęp do tych informacji odbywa się z poziomu aplikacji (programu sterowania lub narzędzia

inżynierskiego) i może być udostępniony później użytkownikowi na panelu operatorskim lub w systemie

wizualizacji. Informacja ta udostępniana jest także przez nowoczesne narzędzia inżynierskie. Przykład

prezentacji przedstawiono na ilustracji 1.

Możliwości diagnostyczne mogą zostać rozbudowane na bazie rozszerzeń DPV1, dzięki którym możliwy

jest acykliczny dostęp do informacji w stacji DP Slave. Mogą to być informacje diagnostyczne, ale

również parametry urządzenia. Aby wykorzystać te możliwości najczęściej wymagane jest dodatkowe

oprogramowanie oraz interfejs PROFIBUS DP dla komputera PC.

Dzięki tym możliwościom możemy mieć pełną kontrolę nad bieżącym statusem oraz parametrami

urządzeń … pod jednym warunkiem – komunikacja z urządzeniami działa.

Nawet najbardziej rozbudowane informacje diagnostyczne udostępniane przez urządzenia

na nic się zdadzą w sytuacji kiedy komunikacja z tymi urządzeniami nie jest możliwa.

______________________________________________________________________________________________________

INTEX Sp. z o.o. | 44-100 Gliwice, ul. W. Pola 16 | Tel. 32 2307516 | Fax 32 2307517 | intex@intex.com.pl | www.intex.com.pl | NIP: 631-000-88-84

zarej. pod nr KRS 0000134132 w Sądzie Rejonowym w Gliwicach, X Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego | Kapitał zakł: 200.000 PLN

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP - wersja 0803 - strona 1 / 10

Dla celów diagnostycznych użytkownik najczęściej wykorzystuje te same narzędzia (narzędzia

inżynierskie), które są wykorzystywane w procesie konfiguracji oraz uruchomienia systemu.

Poza informacją o statusie poszczególnych stacji DP Slave narzędzia inżynierskie najczęściej

udostępniają także informację o statusie komunikacji z poszczególnymi stacjami DP Slave.

Dostępna jest więc ogólna informacja typu: komunikacja działa lub stacja udostępnia informacje

diagnostyczne, ewentualnie wymiana danych nie jest możliwa. Przykład tego typu informacji pokazano

na ilustracji 2.

Informacja dostarczana przez narzędzia inżynierskie pozwala na detekcję błędów typu

 brak stacji w sieci

 wielokrotne przypisanie tego samego adresu

 niewłaściwa konfiguracja stacji

 nieprawidłowe parametry określone dla stacji

Narzędzia inżynierskie najczęściej nie udostępniają informacji o bieżącym stanie sieci oraz o przyczynach

problemów komunikacyjnych. Ich funkcjonalność ogranicza się do pobierania oraz prezentacji informacji

diagnostycznych z urządzeń DP Slave.

Kiedy wymiana danych nie jest możliwa ponieważ w sieci przykładowo wystąpiło zwarcie – system

sterowania oraz narzędzie inżynierskie zwraca tylko jedną informację typu „stacja nie jest dostępna” lub

„błąd komunikacji”. Taka informacja użytkownikowi mówi niewiele i najczęściej rodzi pytania typu:

dlaczego stacja jest niedostępna? Czy można było tej sytuacji zapobiec? Co właściwie dzieje się z moją

siecią?

Z punktu widzenia użytkownika z całą pewnością bardzo istotną informacją jest:

 bieżący status komunikacji

 informacja o jakości sygnału

 określenie przyczyn sporadycznych problemów

 informacja o przyczynie braku komunikacji (np. wystąpiło zwarcie linii danych do ekranu

w odległości 93m)

Uzyskanie takich informacji wymaga dedykowanych narzędzi i odpowiedniego interfejsu pomiarowego,

który zwykle nie jest implementowany w narzędziach inżynierskich.

Narzędzia inżynierskie umożliwiają szybką i prostą konfigurację sieci i dostarczają

informacji o tym z którymi urządzeniami w sieci komunikacja jest możliwa.

Nie umożliwiają one jednak oceny jakości komunikacji i w trakcie poszukiwania błędów

ich przydatność jest ograniczona.

______________________________________________________________________________________________________

INTEX Sp. z o.o. | 44-100 Gliwice, ul. W. Pola 16 | Tel. 32 2307516 | Fax 32 2307517 | intex@intex.com.pl | www.intex.com.pl | NIP: 631-000-88-84

zarej. pod nr KRS 0000134132 w Sądzie Rejonowym w Gliwicach, X Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego | Kapitał zakł: 200.000 PLN

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP - wersja 0803 - strona 2 / 10

Ilustracja 1: Przykład diagnostyki stacji DP Slave w narzędziu inżynierskim

Ilustracja 2: Status sieci prezentowany w narzędziu inżynierskim

______________________________________________________________________________________________________

INTEX Sp. z o.o. | 44-100 Gliwice, ul. W. Pola 16 | Tel. 32 2307516 | Fax 32 2307517 | intex@intex.com.pl | www.intex.com.pl | NIP: 631-000-88-84

zarej. pod nr KRS 0000134132 w Sądzie Rejonowym w Gliwicach, X Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego | Kapitał zakł: 200.000 PLN

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP - wersja 0803 - strona 3 / 10

Najczęściej występujące problemy w sieci PROFIBUS

Typowymi przyczynami utraty komunikacji w sieci PROFIBUS są:

 niewłaściwe wykonanie (lub modyfikacja!) sieci PROFIBUS - okablowanie wykonane

z wykorzystaniem kabla niezgodnego ze specyfikacją, występowanie odgałęzień w sieci, zbyt

długie odcinki kabla (segmentu), zbyt duże ilości urządzeń dołączonych do segmentu

 brak lub niewłaściwa terminacja (zakończenia linii) – co powoduje występowanie odbić

sygnału w linii, a tym samym zniekształcenie transmitowanego sygnału:

weryfikacja wizualna na podstawie położenia przełączników w urządzeniach lub konektorach

może nie zawsze wskazywać na prawidłową terminację: przyczyną może być uszkodzenie

przełącznika w konektorze lub brak obowiązkowego zasilania terminatora w gniazdku PROFIBUS

 uszkodzenie interfejsu PROFIBUS skutkujące brakiem zasilania dla terminatora, całkowitym

brakiem sygnału lub generowaniem napięć nie mieszczących się w specyfikacji

 niewłaściwy sposób połączenia ekranu (również wynikający z uszkodzenia!) a tym samym

zwiększenie podatności sieci na zakłócenia elektromagnetyczne

 nie zachowanie wymaganych odległości szczególnie od kabli zasilających urządzenia dużej mocy

oraz inwerterów/napędów (też skutkiem modyfikacji w sąsiadujących instalacjach!)

 uszkodzenie kabla (zwarcia, przerwy)

 korozja połączeń, utlenianie powierzchni połączeń

W około 80% przypadków przyczyna - całkowitej, częściowej lub sporadycznej - utraty

komunikacji w sieci PROFIBUS znajduje się na poziomie warstwy fizycznej:

okablowanie, ekranowanie, terminacja.

W tym miejscu należy dodać, że opisane powyżej problemy dotyczą warstwy fizycznej opartej

o RS-485 (kabel miedziany), który jest wykorzystywany w zdecydowanej większości systemów

PROFIBUS DP (z powodu łatwości tworzenia połączeń, niskiego kosztu okablowania i potrzebnych

interfejsów, możliwości odłączania stacji DP Slave w trakcie pracy sieci).

W przypadku sieci opartych o światłowód lista przyczyn utraty komunikacji ogranicza się do uszkodzenia

mechanicznego oraz awarii interfejsów.

______________________________________________________________________________________________________

INTEX Sp. z o.o. | 44-100 Gliwice, ul. W. Pola 16 | Tel. 32 2307516 | Fax 32 2307517 | intex@intex.com.pl | www.intex.com.pl | NIP: 631-000-88-84

zarej. pod nr KRS 0000134132 w Sądzie Rejonowym w Gliwicach, X Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego | Kapitał zakł: 200.000 PLN

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP - wersja 0803 - strona 4 / 10

Diagnostyka sieci na poziome warstwy fizycznej

Narzędzia diagnostyczne dla warstwy fizycznej można podzielić na dwie grupy:

 dedykowane testery okablowania PROFIBUS (ilustracja 3 oraz 4)

 narzędzia uniwersalne typu oscyloskop, opcjonalnie z dodatkowym, zewnętrznym generatorem

sygnału zgodnego z PROFIBUS

Zaletą tych pierwszych są niewielkie wymagania stawiane użytkownikowi i jednocześnie bardzo szybka

i precyzyjna lokalizacja problemu (z określeniem rodzaju oraz miejsca występowania) np.:

 zwarcia pomiędzy liniami danych lub zwarcia linii danych do ekranu

 przerwa w linii danych/ekranie

 niewłaściwa terminacja segmentu

 skrosowanie linii danych

 niejednorodność kabla

 występowanie odgałęzień

W dokumencie „PROFIBUS Installation Guideline for Commissioning” organizacja PROFIBUS&PROFINET

INTERNATIONAL zaleca sprawdzenie w trakcie uruchomienia okablowania sieci PROFIBUS przy pomocy

dedykowanego testera kabla.

Doświadczenia niestety pokazują, że często błędy instalacyjne wychodzą na jaw dopiero w trakcie

produkcji lub w momencie rozszerzenia instalacji.

Testery kabla najczęściej mają formę niezależnych, przenośnych urządzeń. Dostępne na rynku testery

znacznie różnią się ceną oraz możliwościami: począwszy od prostych urządzeń z podstawową

funkcjonalnością, kończąc na modelach pozwalających na zaawansowaną diagnostykę w trakcie pracy

sieci (online) oraz wyposażonych w funkcjonalność DP Master.

Ilustracja 3: Dedykowany tester PROFIBUS

______________________________________________________________________________________________________

INTEX Sp. z o.o. | 44-100 Gliwice, ul. W. Pola 16 | Tel. 32 2307516 | Fax 32 2307517 | intex@intex.com.pl | www.intex.com.pl | NIP: 631-000-88-84

zarej. pod nr KRS 0000134132 w Sądzie Rejonowym w Gliwicach, X Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego | Kapitał zakł: 200.000 PLN

Skuteczna diagnostyka i zwiększanie niezawodności sieci PROFIBUS DP - wersja 0803 - strona 5 / 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: