PROFINET 干擾問題的初步診斷

1.概述

在做PROFINET IO 通訊調試時經常遇到PROFINET IO通訊故障的情況，導致通訊故障的原因之一就是干擾問題，PROFINET IO通訊設備往往運行在復雜的工業電磁環境中，不正確的屏蔽接地或不合規范的安裝就有可能導致通訊干擾問題，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行簡單判斷：

2.1、通過PROFINET IO 通訊狀態進行判斷

如果在PROFINET IO通訊調試或運行過程中，發現了以下的通訊現象，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的情況發生。

②開啟某些現場設備或特定操作時，通訊中斷，相反則通訊恢復正常。

2.2、通過STEP7在線診斷信息進行判斷查看IO 控制器的診斷緩沖區信息，如何發現診斷緩沖區中存在IO控制器與IO設備通訊經常故障與恢復的信息，如下圖所示，那么可能是受到了電磁干擾的影響：

圖 13 TIA PORTAL 設備診斷緩沖區信息

圖 14 STEP7 設備診斷緩沖區信息

3.如何排查解決干擾問題

如果發現了疑似電磁干擾導致PROFINET IO 通訊故障時，應該怎么排查解決呢，下面將從以下幾個方面進行介紹：

3.1增加PROFINET IO通訊看門狗時間

由于PROFINET IO 通訊故障發生在看門狗時間內 IO 控制器沒有向 IO 設備提供輸入或輸出數據（IO 數據），看門狗時間=IO數據丟失允許的更新周期數×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發生通訊故障的概率會加大，此時我們可以適當增加PROFINET IO通訊刷新時間或IO數據丟失允許的更新周期數來加大看門狗時間。但這個方法可能無法解決嚴重的電磁干擾問題，建議通過之后的方式進行排除解決。

圖 15 TIA PORTAL下修改PROFINET IO設備看門狗時間、

圖 16 STEP7下修改PROFINET IO設備看門狗時間

3.2檢查PROFINET IO通訊設備安裝是否符合規范

PROFINET IO通訊干擾問題多數情況是由于設備安裝不符合PROFINET IO通訊的安裝規范引起的，例如屏蔽未接好、接地不可靠、與干擾源距離過近等等，符合規范的安裝可以避免電磁干擾導致通訊故障問題的發生。可以參考以下PROFINET 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可以與其它數據線、網線、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，減少線線間串擾，如果不能滿足最小間距，也可以應選擇屏蔽保護,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

如果距離較遠的兩個車間連接,由于PROFINET 電纜從交換機到設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作為中繼器，這種情況下強烈推薦使用光纖進行連接。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，所以應連接所有屏蔽層以及標有接地符號的連接器到整個車間的等電位系統（功能地），避免地環流流過PROFINET的屏蔽層，建筑物的等電位系統與整個車間的等電位系統應盡可能多次連接，如圖20 所示。

圖 20 PROFINET 屏蔽層接地1

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

圖 21 PROFINET 屏蔽層接地2

以上簡單介紹了關于PROFINET IO通訊的安裝規范，詳細內容可以參考以下鏈接：

電纜的屏蔽與接地

SIMATIC NET 工業以太網裝配指南

PROFIBUS 國際組織提供的PROFINET 安裝向導

3.3更換設備測試

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電纜或接頭等設備進行測試。

如果不具備相應的檢測條件或沒有辦法排查出電磁干擾問題，可以聯系西門子現場服務部門，由專業人員進行故障排查。