PROFINET 干擾問題的初步診斷

1.概述

在做PROFINET IO 通訊調(diào)試時經(jīng)常遇到PROFINET IO通訊故障的情況，導(dǎo)致通訊故障的原因之一就是干擾問題，PROFINET IO通訊設(shè)備往往運行在復(fù)雜的工業(yè)電磁環(huán)境中，不正確的屏蔽接地或不合規(guī)范的安裝就有可能導(dǎo)致通訊干擾問題，由于光信號不受電磁干擾影響，這里只介紹對于電信號的干擾問題。

2.如何判斷干擾問題

如果PROFINET IO 通訊受到電磁干擾的影響，那么一般可以通過以下方面進(jìn)行簡單判斷：

2.1、通過PROFINET IO 通訊狀態(tài)進(jìn)行判斷

如果在PROFINET IO通訊調(diào)試或運行過程中，發(fā)現(xiàn)了以下的通訊現(xiàn)象，那么可能是受到了電磁干擾的影響：

①通訊偶爾有中斷并恢復(fù)的情況發(fā)生。

②開啟某些現(xiàn)場設(shè)備或特定操作時，通訊中斷，相反則通訊恢復(fù)正常。

2.2、通過STEP7在線診斷信息進(jìn)行判斷查看IO 控制器的診斷緩沖區(qū)信息，如何發(fā)現(xiàn)診斷緩沖區(qū)中存在IO控制器與IO設(shè)備通訊經(jīng)常故障與恢復(fù)的信息，如下圖所示，那么可能是受到了電磁干擾的影響：

圖 13 TIA PORTAL 設(shè)備診斷緩沖區(qū)信息

圖 14 STEP7 設(shè)備診斷緩沖區(qū)信息

3.如何排查解決干擾問題

如果發(fā)現(xiàn)了疑似電磁干擾導(dǎo)致PROFINET IO 通訊故障時，應(yīng)該怎么排查解決呢，下面將從以下幾個方面進(jìn)行介紹：

3.1增加PROFINET IO通訊看門狗時間

由于PROFINET IO 通訊故障發(fā)生在看門狗時間內(nèi) IO 控制器沒有向 IO 設(shè)備提供輸入或輸出數(shù)據(jù)（IO 數(shù)據(jù)），看門狗時間=IO數(shù)據(jù)丟失允許的更新周期數(shù)×刷新時間，通常IO控制器會自動計算并分配，這個時間值一般較小，如果遇到電磁干擾的情況，在自動計算的看門狗時間內(nèi)發(fā)生通訊故障的概率會加大，此時我們可以適當(dāng)增加PROFINET IO通訊刷新時間或IO數(shù)據(jù)丟失允許的更新周期數(shù)來加大看門狗時間。但這個方法可能無法解決嚴(yán)重的電磁干擾問題，建議通過之后的方式進(jìn)行排除解決。

圖 15 TIA PORTAL下修改PROFINET IO設(shè)備看門狗時間、

圖 16 STEP7下修改PROFINET IO設(shè)備看門狗時間

3.2檢查PROFINET IO通訊設(shè)備安裝是否符合規(guī)范

PROFINET IO通訊干擾問題多數(shù)情況是由于設(shè)備安裝不符合PROFINET IO通訊的安裝規(guī)范引起的，例如屏蔽未接好、接地不可靠、與干擾源距離過近等等，符合規(guī)范的安裝可以避免電磁干擾導(dǎo)致通訊故障問題的發(fā)生?？梢詤⒖家韵翽ROFINET 的簡要安裝要求：

1、 PROFINET 的布線
為了減少電場、磁場耦合，PROFINET與其它電源電纜的騷擾源并行的間距越大越好,符合IEC 61918 的規(guī)定，PROFINET屏蔽電纜與其它電纜最小距離參考表1，PROFINET可以與其它數(shù)據(jù)線、網(wǎng)線、屏蔽的模擬量電纜一起布線，如果是無屏蔽的電源線最小間距是200mm。

表 6 PROFINET 與其它電纜的最小距離

與不同類型的電纜必須交叉布線時，交叉角度最好為90 度，減少線線間串?dāng)_，如果不能滿足最小間距，也可以應(yīng)選擇屏蔽保護(hù),如帶有隔離的電纜橋架，如圖 17 所示。

圖 17 PROFINET 電纜布線1

在沒有隔離的條件下，在一個電纜槽中應(yīng)隔離，并將隔離金屬板大面積可靠接地，如圖18 所示。

圖 18 PROFINET 電纜布線2

如果距離較遠(yuǎn)的兩個車間連接,由于PROFINET 電纜從交換機(jī)到設(shè)備終端允許的最大距離為100 米，如果增加距離需要使用更多的交換機(jī)作為中繼器，這種情況下強(qiáng)烈推薦使用光纖進(jìn)行連接。如圖 19 所示。

圖 19 PROFINET 電纜布線3

2、 PROFINET 的屏蔽接地

PROFINET 的屏蔽層要求多端大面積接地以保證屏蔽層等電位，所以應(yīng)連接所有屏蔽層以及標(biāo)有接地符號的連接器到整個車間的等電位系統(tǒng)（功能地），避免地環(huán)流流過PROFINET的屏蔽層，建筑物的等電位系統(tǒng)與整個車間的等電位系統(tǒng)應(yīng)盡可能多次連接，如圖20 所示。

圖 20 PROFINET 屏蔽層接地1

電纜在進(jìn)入電氣柜后應(yīng)先連接屏蔽匯流排,減少干擾電流流經(jīng)PLC 整體如圖21 所示。

圖 21 PROFINET 屏蔽層接地2

以上簡單介紹了關(guān)于PROFINET IO通訊的安裝規(guī)范，詳細(xì)內(nèi)容可以參考以下鏈接：

電纜的屏蔽與接地

SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)裝配指南

PROFIBUS 國際組織提供的PROFINET 安裝向?qū)?/p>

3.3更換設(shè)備測試

如果無法判斷出電磁干擾問題出在哪個位置，或無法判斷設(shè)備安裝哪里存在問題，那么可以必要時需要考慮更換以太網(wǎng)電纜或接頭等設(shè)備進(jìn)行測試。

如果不具備相應(yīng)的檢測條件或沒有辦法排查出電磁干擾問題，可以聯(lián)系西門子現(xiàn)場服務(wù)部門，由專業(yè)人員進(jìn)行故障排查。