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西門子RS485總線連接器  西門子RS485總線連接器  西門子RS485總線連接器

湖南環(huán)辰泰瑞電氣設(shè)備有限公司
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做為Profibus 網(wǎng)絡(luò)中繼器，診斷中繼器不僅提供了中繼器的功能，還能夠?qū)rofibus網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)診斷和故障定位， 這里就診斷中繼器的使用做一個介紹。

1 診斷中繼器的介紹

1．1 診斷中繼器的前面板：

圖1 診斷中繼器的前面板

其中幾個設(shè)置需要注意：

表1 中繼器的設(shè)置

1．2 中繼器的診斷功能

•  時鐘信息

訂貨號為6ES7 972-0AB01-0A0的診斷中繼器包含了一個時鐘，用于為診斷事件、靜態(tài)數(shù)據(jù)以及拓撲數(shù)據(jù)打上時間標簽。

•  拓撲結(jié)構(gòu)

中繼器的DP2和DP3網(wǎng)段是具有診斷功能的，可以診斷連接在這兩個網(wǎng)段上的網(wǎng)絡(luò)拓撲和故障點。但必須是6ES7 972-0AB01-0A0以上的硬件，其硬件版本目前最新為V2.0.0。
如果是6ES7 972-0AB00-0A0版本的診斷中繼器無法升級到更高版本。

做硬件升級時，從網(wǎng)上下載最新的硬件版本文件，解壓后的三個文件沒有一般我們看到的升級用的(*.UDP)文件，此時任意選擇一個文件進行升級操作，系統(tǒng)會自動升級。
拓撲信息包括PROFIBUS 站地址和到診斷中繼器的距離。該信息可以從STEP7軟件中做為圖形顯示，也可以通過用戶程序進行讀取。

•  診斷緩沖區(qū)

對于每一個網(wǎng)段（DP1/DP2/DP3/PG），診斷中繼器都有一個診斷緩沖區(qū)，可以保存10條診斷信息。
這些信息可以在線讀取，也可以通過用戶程序進行控制讀取。

•  統(tǒng)計緩存

網(wǎng)段DP2和DP3包含了兩個統(tǒng)計緩存區(qū)，其中包含了沖突故障率以及報文故障率，這些信息可以用來衡量該網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。
這些信息可以通過STEP7在線讀取，也可以通過用戶程序控制進行讀取。

2 診斷中繼器的診斷方法介紹

2．1 時鐘信息
由于診斷過程中會用到時鐘信息，這里首先介紹中繼器時間的設(shè)定。
為了使診斷信息與系統(tǒng)時鐘一致，一般可以將CPU中的系統(tǒng)時鐘做為時鐘信息寫入到診斷中繼器中。但往往CPU的系統(tǒng)時鐘也不是當前的時間，因而可以首先將CPU的時間設(shè)置成當前時間，然后將CPU中的時間寫入到診斷中繼器中。這里將涉及到的功能塊有：
FC3 “D_TOD_DT“ ：時間格式轉(zhuǎn)換
SFC 0 "SET_CLK" ：為CPU設(shè)定時間
SFC 1 "READ_CLK"：讀取CPU時間
SFC58 “WR_REC“：將系統(tǒng)時間寫入診斷中繼器（RECNUM=3C）

例程：

圖2 為中繼器設(shè)定當前系統(tǒng)時間

2．2 拓撲結(jié)構(gòu)

對于診斷中繼器的拓撲連接特性，首先是級聯(lián)深度也是9個中繼器，且每個級聯(lián)的診斷中繼器接線方式請參考手冊，這里不再附圖。但注意每個中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段可以診斷的最遠距離是100米，有的電纜只能達到80米。

另外，診斷中繼器的DP2/DP3網(wǎng)段中不能連接分支電纜（spur line）。

圖3 DP網(wǎng)段上不能有分支電纜

且同一診斷回路上不能有兩個診斷設(shè)備，即兩個帶診斷功能的接口不能連接在一起（圖4）。

圖4 診斷回路的錯誤連接方式

關(guān)于隔離和接地的特性：
1) DP2、DP3和PG接口之間沒有電氣隔離，DP1、電源和它們之間是電氣隔離的，且PE和“地”之間是隔離的。
2) 如果系統(tǒng)希望是“浮地”的，則要求使用“浮地”的電源。但不管什么情況PE都必須是接地的。

網(wǎng)絡(luò)中終端電阻的設(shè)置以及診斷中繼器面板上的終端電阻的設(shè)置請看參考下圖：

圖5 網(wǎng)絡(luò)拓撲以及終端電阻的設(shè)置

說明：
由于診斷中繼器的PG接口有內(nèi)置的終端電阻，因而如果是使用Porfibus接頭連接PC/PG到診斷中繼器的PG口，則PC/PG端需要設(shè)終端電阻為“On”，而診斷中繼器上的插頭則設(shè)為“Off”。且這里的PC/PG的連接到PG口僅用于網(wǎng)絡(luò)維護，不能用于連接網(wǎng)絡(luò)站點。

如果DP2/DP3所連接的網(wǎng)段上有額外的OLM，則OLM包括其以后的網(wǎng)段將不能被診斷中繼器所識別。
同時，在Step7的參數(shù)設(shè)置中，將該網(wǎng)段的拓撲診斷功能關(guān)閉（OFF）。

如果DP2/DP3所連接的網(wǎng)段上有額外的RS485中繼器，則可以選擇是否將網(wǎng)段拓撲診斷功能關(guān)閉：
如果將該網(wǎng)段的拓撲診斷功能關(guān)閉，則否則該網(wǎng)段上的其它站也無法再進行拓撲診斷；
否則至少可以對RS485源端所連接的網(wǎng)段進行拓撲診斷。

對于拓撲結(jié)構(gòu)的診斷，在Step7中，僅組態(tài)“DR-CfgData”模板即可。且將監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)同步的參數(shù)設(shè)置為“OFF”。

另外，在DP中斷模式的選擇中，DPV1模式下，CPU將不再激活OB82，因而建議將模式選擇默認為“DPV0”即可。

2.2.1 通過STEP7軟件進行網(wǎng)絡(luò)拓撲診斷

通過STEP7軟件（STEP7 V5.2以上）自身提供的功能就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的診斷。

1）在組態(tài)好的項目中，打開STEP7 NetPro，選擇 PLCProfibusShow Network topolodgy。

圖6 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)診斷

所得到的拓撲是圖形化的，同時菜單中還提供了各種診斷功能，例如報文沖突率以及故障率等的圖形化顯示，以及故障點發(fā)生的距離等信息，還可以將這些信息轉(zhuǎn)化成表格的形式，這里不再一一列舉。

圖7 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

西門子RS485總線接頭
圖8 故障診斷畫面

2.2.2 通過用戶程序進行網(wǎng)絡(luò)拓撲診斷
如果用戶希望在沒有STEP7的情況下通過程序?qū)W(wǎng)絡(luò)拓撲進行診斷，則可以在用戶程序中調(diào)用SFC103 “DP TOPOL“，但只有S7 400系列的PLC才支持這個功能。
在調(diào)用SFC103時，注意將使能端（REQ）置位后，需要將其復(fù)位，否則該功能塊將一直進行讀拓撲的操作。

3 診斷緩沖區(qū)

3.1 診斷緩沖區(qū)信息讀取
診斷中繼器可以診斷出以下類型的故障：
1) 信號線A/B斷線，
2) 信號線A/B、屏蔽層短路，
3) 終端電阻缺失，
4) 連接松動，
5) 非法的級聯(lián)，
6) 網(wǎng)段中存在兩個或更多的檢測回路，
7) 網(wǎng)段站點過多，
8) 站點離診斷中繼器太遠，
9) 錯誤信息。

但對于下述故障，診斷中繼器目前還無法識別：
1) 終端電阻上沒有電壓，
2) 終端電阻連接，但并沒有站點，
3) 額外的終端電阻，
4) 信號線A和B之間短路

診斷的方法包括：
1 診斷中繼器上的故障指示燈
2 STEP7 在線診斷信息
3 診斷功能塊（FB125，SFC13等）

關(guān)于功能塊的調(diào)用，可以參考網(wǎng)上的說明或者相關(guān)的文檔，這里不再做為重點介紹，在此僅對手冊中的相關(guān)的診斷字節(jié)進行說明。

在讀出的診斷數(shù)據(jù)中，從字節(jié)0開始，到字節(jié)7，都是網(wǎng)絡(luò)的基本信息。如果某個網(wǎng)段出現(xiàn)診斷信息，則應(yīng)該新從該網(wǎng)段對應(yīng)的地址區(qū)中讀取信息。
如圖所示，在程序中調(diào)用了SFC13，由于所連接的網(wǎng)段是DP2，因而從診斷數(shù)據(jù)區(qū)的地8個字節(jié)開始，到第26個字節(jié)為止共19個字節(jié)為對應(yīng)該網(wǎng)段的診斷信息。

圖 9 SFC13得到的診斷信息字節(jié)

從信息中，我們可以得到故障發(fā)生在DP2網(wǎng)段距離中繼器大概1.2米（15：DBB22=B#16#0B）的地方，故障類型是信號線A或B斷線或缺少終端電阻（17：DBB24=B#16#40B.6）。
通過STEP7 在線診斷功能，我們看到STEP7上得到的診斷信息為：

圖 10 通過Step7 在線診斷得到的故障信息

可以看到，用戶通過程序得到的網(wǎng)絡(luò)診斷信息與在線信息是一致的。
通過程序得到的這些診斷信息可以在上位機畫面上進行顯示，更加方便了現(xiàn)場操作人員及時得到網(wǎng)絡(luò)故障的信息。

對于通過STEP7 診斷得到的故障發(fā)生點的位置，需要進行說明的是，每經(jīng)過一個診斷站點，實際距離將減少0.7米。
即：故障位置 = 檢測距離 - (0.7 m * 檢測站點)
比如在網(wǎng)絡(luò)中，診斷中繼器后面第6個站點發(fā)生了故障，此時通過STEP7得到的診斷距離為30米，則實際距離應(yīng)為：30-(0.7 X 5)=26.5米。

3.2 等時同步
對于硬件版本V2.0.0，軟件版本V5.0的中繼器，可以對等時同步的錯誤進行診斷。

3.2.1 等時同步的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
首先設(shè)置等時同步：
1） DP主站CPU的設(shè)置
在做為DP主站的CPU中，設(shè)置過程映像分區(qū)做為等時同步的映像區(qū)：

圖11 在OB61中設(shè)置映像區(qū)

2） DP總線的設(shè)置
在DP總線上，設(shè)置等時同步的功能（圖12）。

圖12 DP等時同步的總線參數(shù)設(shè)置

3） DP從站的設(shè)置
對于DP從站上需要進行同步的地址進行設(shè)置（圖13）

圖13 DP從站的同步設(shè)置

4） 診斷中繼器的設(shè)置
診斷中繼器上，選擇“TSYNC-Diag-Module” 模板進行組態(tài)。

圖14 同步設(shè)置

3.2.2 等時同步錯誤的診斷
同時在參數(shù)中選擇診斷功能：