문제 해결 Profibus 네트워크 지연 및 데이터 손실 문제

Profibus 및 Common 문제 소개

Profibus (Process Field Bus)는 가장 널리 채택 된 산업 통신 표준 중 하나입니다, 센서, 액추에이터, PLC 및 제조 및 공정 자동화에 드라이브. RS-485 물리적 층 기술을 기반으로, Profibus는 12 Mbit / s의 데이터 속도에서 작동, 세례 및 신뢰할 수있는 데이터 교환을 제공. 견고성, 네트워크 지연 및 데이터 손실에도 불구하고 성능, 생산 중지 페이지, 리드 및 소요 시간 감소를 유발할 수 있습니다. 근본적인 문제 해결 방법의 결과로 인해 시스템의 근본적인 문제 해결 방법.

이 문서는 핵심 문제 해결 단계에 확장, 전기 및 구성 문제를 해결, 및 Profibus 네트워크에 책임있는 엔지니어 및 기술자를 위한 행동 가능한 조언을 제공합니다.

Profibus Network의 지속적인 이해

Profibus 네트워크의 지연은 마스터 장치 (예 : PLC) 사이의 지연을 의미합니다. 노예 장치 (예 : 원격 I / O 모듈)의 응답을 수신하고 수신하는 요청을 전송합니다. 허용 대기 시간은 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 모션 제어는 하위 밀리 초의 10을 견딜 수 있지만 프로세스 모니터링이 요구 될 수 있습니다. 과도한 대기 시간은 버스 시간표, 워치도 여행 및 비소 상태 데이터 업데이트가 발생할 수 있습니다.

Profibus Latency의 원인

]보통 비율 잡기:] 동일한 세그먼트의 모든 장치는 동일한 데이터 속도로 작동해야합니다. 오해는 연기를 도입하는 마스터를 강제합니다. 단일 잘못 구성 노예조차 전체 세그먼트를 분해 할 수 있습니다.
Excessive Cable length: Profibus RS-485 세그먼트는 최대 케이블 길이를 가지고 있으며, 이는 배율 증가로 증가합니다. 12 Mbit/s에서 최대 세그먼트 길이는 약 100m입니다. 1.5 Mbit/s에서 200m입니다. 93.75 kbit/s에서 1200m까지 증가하는 신호의 지속과 타이밍 오류가 발생합니다.
역 수: 프로세서 DP는 세그먼트당 126개까지 역 지원(리퍼터 포함). 각 추가 노예는 투표 주기 시간을 증가시킵니다. 마스터는 각 노예를 순차적으로 쿼리해야 합니다. 많은 장치와 함께, 버스 주기 시간은 선형으로 성장하고, 직접 대기시간에 영향을 미칩니다.
Polling Cycle 구성: 마스터의 버스 매개 변수 설정(Tslot, Tqui, Trdy) 타이밍 슬롯을 정의합니다. 잘못된 구성 매개 변수는 유휴 간격 또는 조기 타이머를 일으킬 수 있습니다, 포싱.
Faulty 반복기 또는 커플러: 반복기 재생 신호도 도입하여 작은 전파 지연을 도입합니다. 반복기가 실패하면 지연으로 나타나는 erratic 타이밍 지터를 추가할 수 있습니다.

Profibus 데이터 손실 문제

Profibus의 데이터 손실은 일반적으로 간헐적인 누락된 전보, CRC 오류 또는 손상된 페이로드로 나타납니다. 지연과 달리 데이터 손실은 메시지가 파괴되거나 전혀받지 못한다는 것을 나타냅니다. 일반적인 원인은 전기 소음, 가난한 접지 및 물리적 결함이 포함되어 있습니다.

신호 Integrity와 전자기 간섭

Profibus는 공통 모드 소음에 저항하는 차별 신호 (RS-485)를 이용합니다. 그러나, 변하기 쉬운 빈도 드라이브, 용접 장비에서 가혹한 EMI, 또는 고성능 케이블은 수신기를 압도할 수 있습니다. 증상은 소음 근원이 꺼질 때 사라지는 sporadic 커뮤니케이션 실패를 포함합니다. 보호된 꼬이는 쌍 케이블 (IEC 61158) 당 유형 A 또는 B는 제대로 종결되고 지상 반복을 피하기 위하여 1개의 끝에 지상에 놓여야 합니다.

배선 및 종료 오류

각 Profibus 세그먼트는 종료 저항기 (220 Ω 당겨서 390 Ω 당겨짐)를 두 육체적인 끝 전부에 요구합니다. 미스 또는 잘못된 종료는 손상 전보가 있는 신호 반사를 일으키는 원인이 됩니다. 게다가, 끊긴 철사, 느슨한 연결관 (특히 일반적인 9 핀 D 이하), 및 잘못된 핀 할당은 간헐적인 자료 손실의 빈번한 근원입니다. RS-485 네트워크는 daisy 사슬 또는 몇몇 신호가 없는 지선을 반복적으로 삭제할 수 있습니다; (매끄러운 연결 없이).

체계적인 문제 해결 접근

지연 또는 데이터 손실에 직면 할 때, 중재 변경없이 문제를 고립시키는 구조화 과정을 따르십시오.

단계 1: 육체적인 층 검사

모든 배선, 커넥터 및 종료 저항기의 철저한 시각 검사로 시작하십시오. 구부려진 핀, 끊긴 케이블 재킷, 또는 연결관에 부식을 찾습니다. 종료 저항기가 정확하게 설치되고 포용력 (핀 3과 8 사이에서 측정) 안에 - 대략 220 Ω를 보여주십시오. 각 장치의 버스 연결관에는 그것의 내부 종료 스위치가 “에” 단지 끝인 경우에만 놓이는 것을 보증하십시오.

더 긴 세그먼트를 위해, 짧은, 열리는, 또는 임피던스 mismatches를 검출하기 위하여 케이블 검사자를 이용합니다. Profibus 명세는 3~20 MHz에 150 Ω의 특성 임피던스를 가진 케이블을 요구합니다; incorrect 케이블을 사용하여 가혹한 반사를 일으킬 수 있습니다.

2단계: 구성 검증

실제 하드웨어에 대한 전체 프로젝트 구성을 검토하십시오. 각 노예에는 고유 한 Profibus 주소 (1-125; 주소 0 마스터에 대한 예약, 126 커미션 도구에 대한). 중복 주소는 데이터 손실과 같은 통신 충돌을 일으킬 것입니다. 배율과 버스 매개 변수를 검증합니다. 많은 구성 도구 (예 : [[FLT :0]]Siemens TIA Portal[[FLT :1] 또는 [[FLT :2]Profibus] International[FLT :]]).

노예의 GSD (일반 역 설명) 파일을 확인 – 올바른 버전이며 설치 된 하드웨어와 일치. 잘못된 GSD는 데이터 손실로 표현 오류를 기대하기 위해 마스터를 일으킬 수 있습니다.

3 단계 : 교통 및 타이밍 분석

Procentec ProfiTrace 또는 버스 트래픽을 캡처하는 유사한 분석기와 같은 Profibus 진단 도구를 사용합니다. 이 도구 디스플레이 전보 조사, 오류 프레임 및 버스 부하 비율. 고속 버스 부하 (50-60 % 이상)은 대기 시간의 위험을 증가; 응용 프로그램이 진정으로 그런 높은 트래픽을 필요로하는 경우 고려. 반복 CRC 오류 또는 토큰 교체 문제 (Profibus FMS 또는 멀티 마스터 설정에 대한) 반복 된 CRC 오류 또는 토큰 교체 문제를 살펴 볼 수 있습니다. 또한, 설정에서 예상되는 시간이 측정 할 수 있습니다.

타이밍으로 인한 데이터 손실은 특정 노예 전보에 대한 sporadic CRC 오류로 나타납니다. 분석기의 타임스탬프는 공장 바닥 (예 : 모터 시작)의 활동과 함께 오류를 수정할 수 있습니다.

4단계: EMI 및 접지 검사

Inspect 케이블 라우팅 – Profibus 케이블은 전력 케이블에서 20cm 이상이어야하며 비폭적인 경우 90도에서 교차해야합니다. 모든 장치가 일반적인 참조 접지 (Profibus 케이블의 접지선)를 공유한다는 것을 보증합니다. 알려진 잡음 소스 근처의 케이블에 페라이트 코어를 사용합니다.

장치 사이의 지상 잠재적 차이를 측정 – 이상적으로 1 V보다 적은이어야한다. 더 큰 차이는 트랜시버의 공차 (±7 V 전형적인)을 초과하는 일반적인 모드 전압을 일으킬 수있는 지상 루프를 나타냅니다. 지상 루프를 파괴하기 위해 아연 고립과 RS-485 반복기를 설치하십시오.

진보된 진단 기구 및 기술

Profibus Analyzer 사용

ProfiTrace 2 또는 소프트웨어 도구 (예를 들어, USB 인터페이스를 통해 Profibus dissector와 Wireshark)는 깊은 통찰력을 제공합니다. 그들은 "지난된 주소,"CRC 오류,"또는 "언제가 인정되지 않음"로 결함을 분류 할 수 있습니다. 특정 노예 주소에 필터링하면 모든 시도 및 응답을 볼 수 있습니다. 노예가 반응하지 않으면 문제는 물리적 (전력 장애, 깨진 케이블 또는 잘못된 오류,) 또는 CRC 오류가 발생하지만 CRC 오류가 발생하면됩니다. CRC 오류가 발생하면 CRC가 도착하거나 충돌이 발생하면 CRC 오류가 발생하지 않습니다.

Oscilloscope와 조금 타이밍

oscilloscope에 RS-485 차별 신호 (핀 3 및 8)를 관찰하는 것은 신호 질을 계시합니다. 청결한 전이를 위해, 적당한 전압 수준 ( 논리 0/1를 위한 ±0.2 V 임계값을 베푸십시오), 과잉 또는 반지의 부재. 높은 배율에, 단 하나 unterminated 배부는 주요 맥박 후에 눈에 띄는 반영을 창조할 수 있습니다. 범위는 또한 버스가 제대로 편견된다는 것을 돕습니다 (이들 상태는 200V에 관하여 신호가 보여주어야 합니다).

예방적 유지 및 모범 사례

능동적 인 측정은 급격히 대기 시간 및 데이터 손실 사건의 빈도를 감소시킵니다.

케이블 및 커넥터 유지

Profibus-grade 차폐된 꼬이는 쌍 케이블 (IEC 61158) 당 유형 A/B를 사용하십시오.
손상된 연결관을 즉시 대체하십시오 – 9 핀 D 이하 납땜한 합동은 진동의 년 후에 부수릴 수 있습니다.
통기성 결절 저항기 플러그는 이동식 인 경우 - 느슨한 접촉은 간헐적 인 결함을 일으킬 수 있습니다.
라벨 각 세그먼트 및 장치 주소 쉽게 문제 해결.

네트워크 세그먼트 및 중복

반복기를 사용하여 여러 개의 세그먼트로 큰 네트워크를 나눕니다. 각 세그먼트는 하나의 결함 세그먼트의 영향을 제한하는 자체 종료를 가진 별도의 버스 역할을합니다. 중요한 응용 프로그램에 대한, 중복 마스터 구성 (예를 들어, 두 PLCs는 별도의 Profibus 라인에 기념)을 고려하거나 광섬유 인터페이스를 사용 (예를 들어, ] 광섬유에 대한 Profibus ) 장거리 및 높은 환경.

Firmware and Software 업데이트

최신 펌웨어 버전으로 업데이트 된 모든 마스터, 노예 및 게이트웨이를 유지하십시오. 제조업체는 종종 CRC 오류의 개선 된 취급, 더 나은 소음 면제를 위해 수정을 해제합니다. GSD 파일 및 구성 도구를 업데이트하십시오.