PROFINET總線診斷技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

王建濤

摘要：隨著通信技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用，人們的生產(chǎn)生活與通信技術(shù)的應(yīng)用密不可分，以太網(wǎng)憑借其應(yīng)用廣泛、成本低廉、通信率高的優(yōu)勢滲透于不少工廠和企業(yè)的信息通信管理系統(tǒng)。PROFINET是通過運(yùn)用以太網(wǎng)優(yōu)勢研發(fā)的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，是基于以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，為工廠自動(dòng)化提供完整的網(wǎng)絡(luò)控制體系。PROFINET雖然對于網(wǎng)絡(luò)控制比較可靠，但是它還需要完善的診斷方式，降低總線出現(xiàn)故障帶來的損失，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，保障自動(dòng)通信中網(wǎng)絡(luò)控制的正常實(shí)施，為用戶提供高質(zhì)量，低風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用感受。本文通過對PROFINET的相關(guān)介紹，提出幾個(gè)PROFINET總線診斷可實(shí)踐應(yīng)用的基本方法，為后續(xù)相關(guān)人員實(shí)際研究提供參考。

關(guān)鍵詞：PROFINET;診斷技術(shù);實(shí)踐應(yīng)用

0 ?引言

PROFINET能夠?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化發(fā)展提供相對透明、完善、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)平臺解決方案，基于部分計(jì)算機(jī)技術(shù)與IT技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)展中通訊數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與穩(wěn)定，還可以通過對于不同現(xiàn)場適應(yīng)能力情況的分析，采用多種適應(yīng)現(xiàn)場布局的系統(tǒng)構(gòu)架。但是當(dāng)PROFINET總線連接的使用過程中發(fā)生某個(gè)站點(diǎn)接口出現(xiàn)故障或掉線的情況，如果不能及時(shí)診斷并進(jìn)行修整處理，就可能會(huì)對設(shè)備甚至工作人員帶來危險(xiǎn)。因此對于總線的實(shí)時(shí)狀態(tài)需要更多的診斷措施進(jìn)行保護(hù)輸出，保障工作人員和設(shè)備的安全。

1 ?PROFINET的相關(guān)概述

PROFINET現(xiàn)場總線是一種工業(yè)自動(dòng)化使用的通訊數(shù)據(jù)總線，它可以將工業(yè)現(xiàn)場一些繁瑣的控制器、執(zhí)行系統(tǒng)、儀器儀表等通訊設(shè)備通過現(xiàn)場控制實(shí)現(xiàn)信息傳遞交流。近年來，現(xiàn)場總線基于它控制力強(qiáng)又方便快捷的優(yōu)勢受到工業(yè)各領(lǐng)域的歡迎，我國現(xiàn)場總線技術(shù)也開始不斷豐富起來。PROFINET也是現(xiàn)場總線種的一種特殊類型，是一種針對以太網(wǎng)制定的開放實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，可以通過與現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成保護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，而它的自身占有優(yōu)勢的數(shù)據(jù)傳輸通道設(shè)計(jì)，大大提高了數(shù)據(jù)刷新和傳輸速率的性能，因此正是由于它的開放性、實(shí)時(shí)性和高效能性PROFINET被廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化的實(shí)時(shí)通信，不僅提高了資源利用率還保障了數(shù)據(jù)集成中的安全問題。PROFINET的應(yīng)用可以更好的滿足用戶在自動(dòng)化革新、生產(chǎn)效率高且費(fèi)用低、靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面的需求，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，具有信息化和數(shù)字化的特征，是一種靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具有很好的研究發(fā)展價(jià)值。

2 ?PROFINET總線診斷技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

PROFINET診斷技術(shù)的應(yīng)用可以從多方面滿足用戶在使用過程中的需求，不僅可以在不同的實(shí)地要求中設(shè)立特殊的運(yùn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)，還可以提高設(shè)備運(yùn)行效率，保障設(shè)備安全，降低資源浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)收益。

2.1 實(shí)時(shí)靈活性

總線診斷技術(shù)在設(shè)備系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠通過實(shí)地要求，編程適應(yīng)性的總線控制結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)多種控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系，還可以通過簡單的網(wǎng)頁瀏覽實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)狀態(tài)，使得工作人員可以更方便的在眾多集成系統(tǒng)中排查故障區(qū)域，節(jié)約人力輸出，還確保了系統(tǒng)控制的可實(shí)施性與靈活性。

2.2 集成高效性

在PROFINET的應(yīng)用中，可以高效集成數(shù)據(jù)輸出，使其可以集中到一根線纜中進(jìn)行及時(shí)傳輸并有效控制各交換器的信息儲存與診斷，通過對設(shè)備中功能組件的準(zhǔn)確診斷，及時(shí)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，促進(jìn)提高了設(shè)備運(yùn)行過程中的工作效率，減少了連接錯(cuò)誤與網(wǎng)絡(luò)故障帶來的損失，還具有節(jié)能降耗的作用，大大提高了資源利用率，保障以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)集成中的控制能力，高效解決數(shù)據(jù)傳輸受阻等情況。

2.3 節(jié)能安全性

首先對于PROFINET的工作原理來說，它可以通過集成系統(tǒng)連接各大應(yīng)用程序，減少了電纜外放、布線復(fù)雜帶來的實(shí)施困難，從而提高了設(shè)備集成安全，降低了運(yùn)用成本。此外，總線診斷技術(shù)的投入使用保障了集成系統(tǒng)在工作中的穩(wěn)定和順利，提高了整個(gè)裝置的抗外界干擾的能力，為集成工作提供安全可靠的運(yùn)行環(huán)境，大大提高了對設(shè)備安全的保障性，延長設(shè)備使用壽命。

3 ?PROFINET與Profibus的對比分析

3.1 性質(zhì)對比

PROFINET指基于工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)的現(xiàn)場控制總線，而Profibus只是一種運(yùn)用自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 作用對比

PROFINET通過為自動(dòng)化工作領(lǐng)域提供完整可靠的網(wǎng)絡(luò)解決方案，實(shí)時(shí)滿足自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制過程中各方面的需求，涉及到以太網(wǎng)運(yùn)用、故障分析、網(wǎng)絡(luò)安全診斷等多個(gè)領(lǐng)域;Profibus通過連接主站與遠(yuǎn)程從站中的通訊交流，也有滿足自動(dòng)化控制中應(yīng)用的作用，但是實(shí)時(shí)性沒有PROFINET的快速。

3.3 應(yīng)用對比

Profibus主要應(yīng)用于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，能夠通過中央控制器管理設(shè)備的執(zhí)行，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，還可以適用于防爆區(qū)域;PROFINET現(xiàn)場準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn)可以確定不同設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)操作與使用方式，可以應(yīng)用與運(yùn)動(dòng)控制，通過集成分散式現(xiàn)場設(shè)備形成分布式自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多數(shù)據(jù)變量的智能控制系統(tǒng)中。

4 ?PROFINET總線診斷技術(shù)與應(yīng)用

PROFINET在實(shí)際使用過程中，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌目刂破鬟^交換器中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一定程度的延遲甚至出現(xiàn)由于信息數(shù)據(jù)處理不當(dāng)而帶來的內(nèi)部機(jī)理紊亂，無法使設(shè)備正常工作的情況。為了處理這些實(shí)施過程中的常見問題，還需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)在處理器中的校正儲存，確保信息無誤后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)輸出，使得設(shè)備工作流程更加舒暢，保護(hù)設(shè)備和人員的安全，總線診斷技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)隨著具體環(huán)境要求發(fā)生改變。

4.1 PROFINET IO設(shè)備/IO控制器上的LED燈指示

該診斷可以從設(shè)備中指示燈顯示來判斷簡單基礎(chǔ)的故障信息，鎖定故障區(qū)域，這種方法可以排除是否有丟站情況。但是該方法只適用于初步了解故障存在問題，想要對故障進(jìn)行及時(shí)反饋修整還需要深層次的探究。

4.2 STEP 7在線診斷

STEP7診斷技術(shù)需要將與計(jì)算機(jī)相同的項(xiàng)目文件下載安裝到CPU中，實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的監(jiān)測與故障分析，它可以通過快速視圖從模塊信息中了解但相關(guān)的故障信息，還可以CPU的診斷緩沖區(qū)進(jìn)行故障診斷，可以有效診斷到設(shè)備從站點(diǎn)的編碼信息、CPU工作問題、故障起址信息中存在的問題。STEP7硬件組態(tài)檢測與診斷界面如圖1所示。

4.3 使用西門子的SFC51功能

該診斷技術(shù)可以讀取系統(tǒng)工作列表中的情況，除了可以對指示燈信號接收，站點(diǎn)順序排查之外，還可以讀取DP的從站狀態(tài)，從更深層次涉及設(shè)備中各交換器中的端口了解問題，從而啟動(dòng)信息的刷新和維護(hù)。

4.4 使用西門子的FB126功能塊

FB126是專門為診斷系統(tǒng)功能塊而推出的一種診斷方式，可以通過讀取系統(tǒng)列表中功能塊的完備了解故障發(fā)生的站點(diǎn)，然后通過PLC對對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的保護(hù)和輸出，其編程過程相對比較簡單，可以適應(yīng)于多種系統(tǒng)故障檢測。

4.5 通過Web完成PN網(wǎng)路的故障診斷

通過采用安裝Web功能，在Web的網(wǎng)絡(luò)界面中可以及時(shí)瀏覽網(wǎng)絡(luò)故障信息，它的缺點(diǎn)就是對故障數(shù)據(jù)分析還存在欠缺，只適合初步了解網(wǎng)絡(luò)帶來的故障問題區(qū)域。

4.6 通過SNMP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路的故障診斷

SNMP是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛接受的一種模式，它可以通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息在任意兩個(gè)站點(diǎn)之間的傳輸，檢索網(wǎng)絡(luò)信息并進(jìn)行修改，可以生成更詳細(xì)的故障報(bào)告資料，方便直觀明了的了解到網(wǎng)絡(luò)故障帶來的傳輸問題，提供最根本的功能集成。檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

以上診斷方式可以大概分為四個(gè)級別：第一級是通過設(shè)備故障顯示了解基礎(chǔ)的故障信息，方便用戶對故障有基本的認(rèn)識，但是還需要進(jìn)一步的探究總結(jié);第二級則是對系統(tǒng)中使用功能塊的診斷檢測，讀取不同交換器之間接口中存在的故障問題，比第一級工作量增大，安裝編程相對復(fù)雜一點(diǎn);第三級就是通過對功能組態(tài)的全方面診斷，了解各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間存在的問題，相對比較全面高效;第四種就是排除網(wǎng)絡(luò)問題給設(shè)備運(yùn)行帶來的困擾，通過完善的網(wǎng)絡(luò)診斷，及時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)信息。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況采用相應(yīng)的診斷機(jī)制。

5 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著通信技術(shù)不斷完善，我國在各領(lǐng)域?qū)σ蕴W(wǎng)的集成應(yīng)用規(guī)模不斷壯大，總線技術(shù)在工業(yè)和企業(yè)中的研發(fā)應(yīng)用，大大提高了設(shè)備之間的集成效率，為我國綜合國力的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。但是，相關(guān)技術(shù)人員還需要更加重視對于集成系統(tǒng)中存在的問題采取更加全面的診斷與保護(hù)措施。本文提到的部分診斷措施可以根據(jù)不同的實(shí)際情況進(jìn)行靈活性的使用，積極發(fā)揮總線技術(shù)集成優(yōu)勢，保障設(shè)備，堅(jiān)持無錯(cuò)運(yùn)行，根據(jù)不同的故障特點(diǎn)，采取相應(yīng)的整改措施，減少設(shè)備調(diào)試，從而提高工廠的生產(chǎn)效率。

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