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PROFIBUS 手持式测试仪 NetTEST II 钢铁行业应用 宁波某钢铁是一个从原料到炼铁、炼钢、连铸、热轧等工序配套齐全 , 装备一流的大型现代化临海钢铁联合企业。公司主要生产设备为两座 55 孔焦炉，两座 2500 立方米高炉，三座 180 吨转炉，一座年产能 180 万吨双工位 RH 真空精炼炉，一条 1780mm 热连轧生产线，一期设计年产能为 400 万吨。生产车间采用了大量的 PLC 控制并与现场级设备通讯，现场总线采用的主要是 PROFIBUS DP 网络。项目主体装备均达到国内先进水平，并与国际接轨。   背景：    PROFIBUS-DP 网络近年随着大面积的使用，通讯问题呈上升趋势，并且大部分工厂现场网络拓扑结构都以直线型网络为主，工厂一出现问题就导致大面积的停产，给工厂造成了重大损失 ，客户反映：生产线好几条，排查起来比较比较困难，相比较来说 netTESTl l, 对我们帮助更大，该案购买事宜已经送领导了， NetTEST II 使用培训 应宁波某钢铁电控技术室工程师之邀，虹科派专人前往钢厂进行了登门拜访和现场的产品演示。就 NetTEST II 使用进行指导和培训，并与电控技术室工程师们就 PROFIGUS DP 故障排查进行交流。 以测试仪使用菜单进行逐一介绍 NetTEST II 使用方法：   NettestII 使用菜单     经过一个小时的交流，电控技术室工程师们掌握了 NetTEST II 的基本使用。并现场利用测试仪进行 PROFIBUS 网络物理层测试和在线功能体验。就生产车间常见故障，如线缆松动、掉站、终端电阻使用不当、干扰、从站通讯质量不稳定等，进行测试使用……     NetTEST II 故障检测   总结：电控技术室工程师们一致认为，手持式使用起来方便，直接到工业现场进行即插即用。 NetTEST II 可以完成工程师现场维护 PROFIBUS DP 网络的维修，第一时间检测到故障。此外，还可以在实验室进行设备调试中使用。 NetTEST II 故障排除工具箱得到了钢厂工程师的高度肯定。

PROFIBUS DP如何集成到PROFINET IO PROFINET的优势与应用:对于用户而言,PROFINET可以使网络与设备组态、试运行、操作和维护更为简便。PROFINET能够满足向分布式自动化系统发展的趋势,为日趋全球化和Internet日益普及的世界提供一种灵活而且面向未来的自动化途径。目前世界主要汽车生产商已选择它作为其以太网解决方案的I/O层直至以太网的基于组件的分布式自动化系统的体系结构方案 那么应该如何将原有的PROFIBUS DP 如何集成PROFINET IO 呢？ 方案一：使用代理服务器proxy： 推荐产品：德国comsoft 公司的FNL proxy PN/PB 型号：4000-7-G 1 2 -3 推荐理由：FNL 代理服务器PN/PB可把PROFIBUS DP区段集成到PROFINET IO。现有的PROFIBUS安装点可和PROFINET IO一起扩展而不用费力。安装和调试的系统被保护并且5000种不同的PROFIBUS设备仍然可以应用于PROFINET IO的世界。 功能特点简介： 1. FNL Proxy PN/PB可用作一台PROFINET IO设备和一台PROFIBUS DP主站，满足PROFIBUS贸易组织的规范。 2. 这款24V帽轨模块包含一个PROFIBUS DP接口，四个PROFINET IO RT接口和一个RS232服务接口用于调试和诊断。 3. 该款代理服务器无需任何修改和匹配就可把现有的和新的PROFIBUS DP设备集成到一个PROFINET IO网络。PROFIBUS DP接口支持波特率从9.6 Kbit/s 至 12 Mbit/s。 4. FNL Proxy PN/PB具有丰富的PROFIBUS诊断功能和附加功能，例如可配置的PROFIBUS DP主站行为防备PROFINET IO网络中断或者详细的错误代码指示。当然，也能够组合几个代理服务器 5. 我们的CONFIGURATOR II可用于编译和下载PROFIBUS配置。这款方便舒服又全面的图形化工具可通过拖和放机制编译PROFIBUS配置。内置的在线模式可通过以太网直接调试和诊断所连接的PROFIBUS DP网络。CONFIGURATOR II 导出一个GSDML文件兼容PROFINET IO，它可用任何PROFINET IO控制器配置工具导入和处理。 6. 该代理服务器用作PROFINET IO设备和基于Siemens ERTEC 400 PROFINET IO控制器，支持PROFINET IO符合PROFIBUS贸易组织当前的2.0规范并且可用模块化的映射流程。单个DP从站的输入和输出数据以及诊断数据通过设备模块（插槽和副插槽）描述。通过一个PROFINET IO报警器告知诊断。另外，也包括SNMP诊断和支持基于TFTP服务器的固件升级 方案二：使用代理服务器proxy： 推荐产品：德国赫优讯：netLINK PROXY 型号：NL 51N-DPL 推荐理由： netLINK PROXY 可以将PROFIBUS DP从站集成到任何上级PROFINET网路中，作为连接器，该设备一头可以直接插入PROFIBUS的从站接口中，另一头可以通过RJ45套子口连接到PROFINET网络，netLINK在PROFINET这一端只作为普通的IO设备，在DP从站映射到PROFINET 槽寻址模式是根据PI的标准文件。 通过以太网接连接PC机或者运行时通过PROFINET的开关来进行启动通讯，或者你已经安装了netLINK PROXY，他是配置了FDT/DTM基础规划的配置和诊断工具， 亮点： l 节省了PROFINET现有设备的重新设计 l 容易直接安装在PROFIBUS从站端口 l 功能报警，诊断和支持DPV1 l 自动生成PROFINET GSD ML文件 l 认证过的设备不需要自己的PROFINET证书，

PROFIBUS手持式诊断仪的重要性        在工业控制中，PROFIBUS-DP网络是使用最为广泛的现场总线网络之一，而在现场工作中，网络故障比一般的电气故障较难解决，因此引起的停机时间较长。设备人员通常对此类故障缺乏经验，一旦出现故障，常常摸不清头绪，延误开机时间。而使用PROFIBUS手持式诊断仪，您可以很快找出问题所在，尽快排除故障，大大缩短停机所消耗的时间以及成本。    PROFIBUS手持式诊断仪——Nettest Ⅱ         Nettest Ⅱ是成功运作、维护和维修任何PROFIBUS DP网络的基本的必须具备的分析和测试工具。已有的探测安装错误的基本系统在PROFIBUS分析和测试工具方面树立了一个新的标准。具有DP主站功能，使Nettest Ⅱ成为移动调试DP从站的最先进工具。整个PROFIBUS网络无需使用PLC就可以调试。具有在线功能也使Nettese Ⅱ可以检测正在运行的系统内的偶发性错误。自动生成和归档详细的测试报告可满足国家最先进的质量管理体系的所有要求。                                                    Nettest Ⅱ套装外观   亮点   ·易于使用的手持式工具 ·检测安装错误、短路、线路或屏蔽中断（即使在线缆的最末端） ·测量周期时间、信号电平、报文重复和错误的报文，自动扫描波特率，统计总线数据，检测偶发性的从站故障 ·详细的测试记录（多达20个详细的测试记录可保存为文件或者在传统电脑上打印出来，无需任何附加软件） ·一个校验和使之能够检查操作的测试记录 · DP单主站功能：所连接的DP从站的I/O数据可轻松地可视化和修改而无需PLC ·在线功能：实时列表、信号电平测量、DP网络的周期时间、每个DP从站的电平显示、DP网络中的事件触发   测试截图   应用案例 在本节介绍的某金属制品的应用案例中，用户通过Nettest Ⅱ手持式PROFIBUS诊断仪实现对PROFIBUS网络线缆以及通信的测量。 这家公司的业务以不锈钢业务加工处理为主，所有产线均含有大量Profibus终端设备，偶尔发生因现场终端不良或通讯线缆问题导致的网络故障。由于安装设备多，造成故障排查困难，以及处理时间过长的问题。对于手持式Profibus诊断仪的选择，客户要求：首先，对现有设备及网络进行全面可信赖的检测诊断，查找不稳定源；第二，可方便地进行故障网络段的即时诊断，大幅度的减少处理时间，并加强诊断可靠性；第三，希望获得有效的诊断仪器及手段，可以对线缆、设备终端、网络中继器、主站等均可进行判断和分析的仪器。 客户的这些要求通过Nettest Ⅱ手持式Profibus诊断仪是可以全部实现的： 1）Nettest Ⅱ全部从德国生产并进口到中国来，确保品质。 2）Nettest Ⅱ能够检测和准确找出以下错误：通过描述精确到米的距离检测出两根信号线A和B之间的短路、信号线A或者信号线B以及屏蔽情况、线缆中断或者屏蔽中断；检测出交叉的信号线A-B；检测出不准确的或者丢失的总线端接器；检测出总线端接器的错误位置；检测出不允许的线缆长度；检测出错误的总线电缆波阻抗；检测出错误类型的线缆；检测出反射；检测出不够高的传送和接收级别；检测出不允许的支线…… 3）Nettest Ⅱ可作为模拟的DP主站，整个PROFIBUS网络可设置成不用PLC就可工作，基于从站GSD文件，通过PC工具可配置和下载来实现DP从站的配置；通过自定义的标志可轻松读取DP从站的I/O数据；显示和编码DP从站的诊断数据。 4）Nettest Ⅱ的在线功能可实现DP从站状态分析，工作于一个全面的被动监测模式，并且对数据通讯进行一个全面的分析；其事件触发功能可全面测试故障DP从站，还能提供单个事件的详细分析，例如一个诊断报文；Nettest Ⅱ可探测运行着的PROFIBUS当前的波特率，在波特率扫描期间，PROFIBUS上的全部信号水平都被测量和测试；Nettest Ⅱ可计算DP主站轮询所有配置的DP从站一次所需要的时间，所测量的最大值和最小值被保存和显示；Nettest Ⅱ检测总线通讯并生成一个活列表包含网络上所有的有源主站和从站。所有在线测试结果都保存在一个测试协议中，可复制到电脑。   Nettest Ⅱ技术参数    显示 液晶128*64像素矩阵与北京照明和防护玻璃屏幕    键盘 4*6键硅胶键盘   PROFIBUS传输速率 9600bit/s-12Mbit/s  PROFIBUS槽时间范围 300-5000   测试区域电缆长度 5m-1500m   线路阻抗测量区域 0Ω-250Ω         尺寸 230*98*53mm   电池重量 530g     电池 4.8V/1500mAh NiMH  一个电池的工作时间  ≥4.5h（无背景照明）              ≥4h（有背景照明）   工作温度 ‘+10℃...+40℃   存储温度 ’-20℃...+45℃  

最近在收集这个关于PROFIBUS DP网络通讯的时候会出现怎么样的故障，那有应该如何排故呢？结合一个产品（德国COMSOFT公司的 NetTest II）进行学习中，发现好文，跟大家分享一下，来自济南钢铁股份有限公司的王工，张工，以及刁工，整理并发表在山东冶金的一篇文章， 使用NetTEST II分析和测试工具，可系统化测试一段PROFIBUS DP。大多数 常见错误，例如，安装错误、短路、线路或屏蔽断裂可在实际运作之前探测出和排除掉 - 无论是DP从站是否被连接、断开、通电或断电。结合案例分析 PROFIBUS的故障多出在DP接头，线缆问题，电磁干扰问题 故障1， 调试期间，只要送电就偶尔报通讯故 障，各子站随机出现通讯故障，特别是单独几个子站尤为频繁。粗略检测回路电阻，阻值为112 Ω 左右，阻值在正常范围内。   对于这种情况：首先检查接线顺序问题，通讯DP 头A、B 端子的电缆是否有接反现象， 其次看接线是 否有不良现象，然后测量总线上的回路电阻值，理论上电阻值在110 Ω左右就没有问题；偶尔报通讯故 障一般就是信号衰减的问题，主要有接线和通讯头 两方面原因， 但通过测量，这2 个原因都能排除；计 算此通讯双绞线的长度，直线距离150 m 左右，但加 上电缆是曲折敷设的并且进出子站都有一定的长 度，此电缆的总长度应该在260 m 左右，这样就会导 致信号的衰减以至于通讯不正常。临时敷设光缆成 本高，于是考虑在子站22~25 所在的配电室配加1 个RS485 中继器，对信号进行稳定。加装中继器后，通讯稳定 那么这这期间用到的仪器可以采用，NetTest II 检测每个从站的电平信号，以及电压范围。 故障2， 正常生产时，各子站随机出现通讯故障，导致跳闸而无法生产。粗略检测回路电阻，阻值 为85 Ω，阻值不在正常范围内。     对于这种情况：检查两端的DP 通讯头，发现末尾 的DP 通讯头阻值异常，应该是220 Ω，却只有140 Ω左右，更换正常DP通讯头后，恢复正常。 故障3， 正常生产中，当辊道运行时偶尔22~25 子站报通讯故障，造成跳闸，也无法生产，辊道不运 行时没有问题。粗略测量阻值为112 Ω，阻值在正 常范围内。  对于这种情况：根据检验先测量电阻值，如果阻值是在正常的范围内，再如果也没有增加线缆的话，考虑可能是电磁干扰问题（变频器，电机，高频电气），为了避免或者验证这个情况的话，动力线缆（电源线）最好不要跟通讯线缆**在一起，尽量分开敷设。 故障4， 正常生产中，偶尔部分子站报通讯故 障，造成跳闸现象，但不频繁。粗略检测回路电阻， 阻值在112 Ω以上，偶尔有波动，阻值在正常范围内，   对于这种情况：那么这种情况跟第三种情况是比价相似的，所以一般是先排查出DP接头，线缆问题，是否存在电磁干扰问题？如果都不是以上情况，考虑是否接地，接地系统混乱是会导致环路电流，对PLC干扰主要是接地点位不均，电位差导致环路电流，最好就是可以做到一个系统，统一接地! 针对上面列举的几项故障问题，这边的NetTest II，是非常合适的，所以要熟练的操作，把这些掌握的理论知识真是运用到实际现场分析中去。

P89V51RD2 单片机在 PROFIBUS-DP 智能 从站中的应用   n  北京工业大学 机械工程与应用电子学院 n  孙树文 杨建武   李孝辉   引言 　 PROFIBUS 是作为德国国家标准 DIN19245 和欧洲标准 EN50170 的现场总线，目前已成为中国国家标准 GB/T20540-2006 的现场总线。 PROFIBUS 作为一种不依赖于制造厂家的开放式现场总线标准，已广泛应用于制造加工自动化、过程自动化和楼宇自动化领域中。 PROFIBUS 根据应用特点分为 PROFIBUS-DP 、 PROFIBUS-FMS 、 PROFIBUS-PA 三个兼容版本 。其中 PROFIBUS-DP 是一种经过优化的高速且廉价的通信连接，专门为自动控制系统与在设备分散的 I/O 之间的通信设计，为工厂自动化提供了很好的解决方案。   印刷设备中存在大量的外围 I/O 信号，如何保证外围设备与控制主机之间的实时通讯，使得印刷机可靠运行，采用采用传统的 PLC 构成集散型控制系统 (DCS) ，存在系统不开放、硬件投资大、布线复杂、维修不便的缺点，具有明显的局限性 。而采用基于现场总线的分布式 I/O 系统，基本局限于国外产品，如西门子公司的基于 PROFIBUS 分布式 I/O 系统， WAGO 公司基于 CANbus 、 DeviceNET 、 PROFIBUS 分布式 I/O 系统，但价格较高。因此我们设计了基于 P89V51RD2 单片机的 PROFIBUS-DP 智能从站，应用于印刷设备的现场总线分布式控制系统中。   智能从站的硬件电路设计   PROFIBUS 智能从站采用功能模块化设计，系统主要由 P89V51RD2  微控制器和封装了 PROFIBUS-DP 协议的芯片 SPC3 构成其核心部分，其他还有数字量输入输出口、基于 SPC3 的 PROFIBUS 总线驱动器、扩展模块接口、及电源模块等部分组成，详见图 1 。         智能从站由 24V 直流电源供电，而从站中的芯片都采用 5V 的电源。所以选用了 DC/DC 电源模块将 24V 转换成 5V 。总线驱动器 (RS-485) 及光电隔离电路是 SPC3 与 PROFIBUS-DP 总线之间的接口。它对通讯信号进行光电隔离，用以消除来自总线的干扰，所以采用了双路电源供电，进行了完全的输入 / 输出通道上的电气上的隔离。电气隔离采用 ADUM1301 芯片，该芯片采用了 AD 公司最新的 iCoupler 隔离技术，与传统的光耦器件相比优势非常明显：完全满足工业现场宽范围的温智能从站由 24V 直流电源供电，而从站中的芯片都采用 5V 的电源。所以选用了 DC/DC 电源模块将 24V 转换成 5V 。总线驱动器 (RS-485) 及光电隔离电路是 SPC3 与 PROFIBUS-DP 总线之间的接口。它对通讯信号进行光电隔离，用以消除来自总线的干扰，所以采用了双路电源供电，进行了完全的输入 / 输出通道上的电气上的隔离。电气隔离采用 ADUM1301 芯片，该芯片采用了 AD 公司最新的 iCoupler 隔离技术，与传统的光耦器件相比优势非常明显：完全满足工业现场宽范围的温度要求 (-40   微控制器芯片 P89V51RD2 介绍   本设计采用的微处理器是 NXP 公司的单片机 P89V51RD2 。它是 80C51 微控制器的派生器件，其指令系统与 80C51 完全相同，采用先进 CMOS 工艺制造，具有 64K 字节非易失性 FLASH 程序存储器和 1K 字节的 RAM 。 P89V51RD2 的片上资源很丰富，具有 4 组 8 位 I/O 口、 3 个 16 位定时 / 计数器、多中断源 (4 个中断优先级，嵌套的中断结构 ) 、 1 个增强型 UART 、片内振荡器及时序电路。该存储器支持 ISP(In System Programming) 功能， ISP 的优点是支持在系统编程，即不需要移出为控制器，只需要通过串行接口 (RXT 和 RXD) ，结合上位机软件就可以实现 PC 对 MCU 的重复编程，而且硬件电路连接简单，这样方便了程序调试，缩短了设计开发周期，提高了系统的可靠性和稳定性。   协议芯片 SPC3 介绍   SPC3(Siemens PROFIBUS Controller) 是西门子公司设计的一款 ASIC 芯片，专用于 PROFIBUS 从站或从设备的开发，可以和多种单片机 (51 系列、 80C32, 80C165, HC916) 配合使用满足 PROFIBUS-DP 的高速数据传输。 SPC3 其内部完全集成了 PROFIBUS-DP 从站通信协议，最大传输速率可达 12Mbps ，可以自动检测总线上传输速率，内部具有 1.5K 字节的 RAM 、方式寄存器、状态寄存器、中断寄存器，及各种缓冲器指针和缓冲区等，其内部结构如图 2 所示。此外， SPC3 从初始化到正常工作，都由芯片内部集成的状态机来控制，不需要人为的过多干预。只要按正确方法对 SPC3 中的寄存器和数据区进行初始化后，对其双口 RAM 进行数据的读写操作即可完成从站与主站间的通讯。         I/O   智能从站的主程序流程如图 3 所示，包括：系统初始化， I/O 控制程序和 PROFIBUS-DP 总线通信程序。初始化程序完成对 P89V51RD2 微处理器和 SPC3 协议芯片的初始化， PROFIBUS-DP 通信程序实现 I/O 从站与监控主站间的通信。         在 SPC3 正常工作之前，微控制器需要对其进行初始化以配置所需要的寄存器， SPC3 的初始化流程如图 4 所示，包括设置协议芯片的中断允许、写入从站识别号和地址、设置 SPC3 方式寄存器、设置诊断缓冲区、参数缓冲区、配置缓冲区、地址缓冲区、初始化长度，并根据以上初始值得出各个缓冲区的指针和辅助缓冲区的指针。根据传输的数据长度，确定输出缓冲区、输入缓冲区及指针。由于 SPC3 内部集成了完整的 PROFIBUS-DP 协议，因此用户不用参与处理 PROFIBUS 状态机制， P89V51RD2 根据 SPC3 产生的中断，对 SPC3 接收到的主站发出的输出数据转存，将计算出的工程量数据通过 SPC3 发给主站，并根据要求进行外部诊断等。         智能从站的调试   　　调试与检验 PROFIBUS-DP 产品前必须组建总线网络，并进行网络组态。通常的网络组态方法有三种：一种是基于组态软件 ( 如 WINCC)+ 主站卡 (CP5611 或 CP5613) 构成的 PROFIBUS-DP 二类主站的网络结构，另一种是由具有 PROFIBUS-DP 接口的硬件 PLC 构成的 PROFIBUS-DP 一类主站结构，还有一种是基于 PC+ 软 PLC 构成的 PROFIBUS-DP 一类主站结构。本文调试所采用的就是最后一种方式，其网络结构如图 5 所示。         监控计算机运行德国 3S 公司的 CoDeSys 软 PLC 软件及 RTE 实时程序组件，作为 PROFIBUS-DP 总线网络的主站 ( 相当于一台高性能可编程控制器 ) ，通过 CP5613 卡与自行设计开发的智能从站进行数据通信，构成了基于软 PLC 和 PROFIBUS-DP 现场总线的分布式 I/O 控制系统。   在控制系统的硬件连接完成后，还需要在监控计算机上通过 CoDeSys 软件对整个网络进行组态，包括安装系统支持的 CP5613 卡的驱动程序 ( 由 3S 提供 ) ，并加载到 RTE 中；加载从站设备的 GSD 文件；设置 PROFIBUS-DP 总线相关参数 ( 如通讯波特率，从站 ID 号等 ) 。软 PLC 组态及监控界面如图 5 所示，可以看出挂接在网络系统上的主从设备都会在组态界面上显示出来， PROFIBUS-DP 从站节点的各个端口状态一目了然，可以实时监控输入／输出点的状态，并可以强制置位和复位输出点。   结语   本文设计的基于 P89V51RD2 和 SPC3 的 PROFIBUS-DP 智能从站，通过现场总线与软 PLC 构成分布式控制系统调试，实现了监控主站与智能从站的正常通信，并与其他公司的产品进行了兼容性实验，运行良好，可靠性高。通过编写软 PLC 的测试程序，检查了整体方案的可行性；验证了整个系统信息传递及控制的可靠性、准确性和实时性，所设计的智能从站可以很好的满足了印刷设备控制系统的要求。开发过程中所提出的技术方案和实现方法可以在电力系统、工业测控、冶金等自动化领域中推广应用。 　　 　　 参考文献：   　　 1.  现场总线 (Profibus) 专业委员会 (CPO), 现场总线 PROFIBUS 标准 ( 中文版 ) ． CPO ， 2000 ． 　　 2.   阳宪惠 , 现场总线技术及其应用 , 北京：清华大学出版社 ,1999. 　　 3.  Philips Semiconductors,P89V5lRD2 Datasheet ， 2004 　　 4.  SIEMENS,DPC31 HARDWARE DESCRIPTION ， 2002 　　 5.  3S 公司． CoDeSys User Manual ， 2003 　　 6.   孙树文，张慧慧，杨建武，李屹 ,CAN 总线在潜水电机分布式监控系统中的应用 , 计算机测量与控制， 2006 年第 11 期     从站的软件设计 ℃ ~105 ℃ ) ，低功耗，最高可达 90Mbps 的传输速率，所需的外围元件少。从站还采用了 MAX705 构成看门狗电路，对单片机提供了独立的保护系统。当系统出现故障时， MAX705 将以 RESET 信号做出响应，从站地址开关用于手动设置从站地址。  登陆 www.adum.com.cn 了解更多。