PICC PROFIBUS&PROFINET INTERNATIONAL COMPETENCE CENTER. INTEX Sp. z o. o. ul. Wincentego Pola GLIWICE

Transkrypt

1 INTEX Sp. z o.o. PICC PROFIBUS&PROFINET INTERNATIONAL COMPETENCE CENTER INTEX Sp. z o. o. ul. Wincentego Pola GLIWICE

2 wersja: 0801

3 PROFIBUS stabilny system komunikacyjny jest wydajnym i stabilnym systemem komunikacyjnym warunek Odpowiednio przygotowany projekt, prawidłowa instalacja, rzetelne uruchomienie

4 Wady systemów sieciowych systemy komunikacyjne pracujce z duymi prdkociami s zdecydowanie bardziej podatne na zakłócenia ni systemy wykorzystujce klasyczne sposoby przekazywania informacji (4-20mA) wystpujce problemy bardzo czsto s kłopotliwe do zdiagnozowania oraz lokalizacji przyczyny narzdzia wykorzystywane do diagnostyki s zdecydowanie drosze ni dla rozwiza konwencjonalnych za techniki poszukiwania problemów s bardziej skomplikowane czsto mona spotka systemy, które sprawiaj wiele kłopotów w trakcie uytkowania i diagnostyki, a wiele z tych problemów mona było w prosty sposób wyeliminowa na etapie projektowania/wykonywania instalacji szkolenia s istotnym elementem dla personelu spotykajcego si w praktyce z systemami komunikacyjnymi: projektanci, wykonawcy, inynierowie uruchamiajcy system, słuby utrzymania ruchu

5 Wypowiedzi wskazujce na potrzeb szkolenia/konsultacji Dlaczego zastanawia si nad diagnostyk sieci PROFIBUS? Udało nam si uruchomi sie bez problemów to system bdzie pracował bez problemów przez lata Instalujemy kable i montujemy wszystkie konektory bardzo starannie póniej sprawdzamy czy sie pracuje jeeli tak to wszystko jest OK W swojej praktyce uruchomiłem ju kilkadziesit rozległych instalacji nigdy nie były mi potrzebne dodatkowe narzdzia, dlaczego miałbym zmieni teraz swoje podejcie System PROFIBUS jest rozwizaniem nowym, wic na razie brakuje dowiadcze zwizanych z projektowaniem, instalacj, uruchomieniem

6 Konsekwentne podejcie do diagnostyki typowe błdy w sieci PROFIBUS najczciej s bardzo proste w swojej naturze problemów z sieci naley unika zanim zaczn one generowa koszty zwizane z przestojami (działania prewencyjne) instalacje oparte o systemy magistralowe powinny podlega okresowej kontroli funkcjonowania podejcie metodyczne pozwala na wczesne rozpoznanie problemów (działania prewencyjne) systemy magistralowe podlegaj cigłemu rozwojowi, pojawiaj si nowe grupy urzdze, rozszerzenia moliwoci protokołu, nowe narzdzia diagnostyczne dlatego te istotne jest cigłe podnoszenie kwalifikacji

7 Problemy zwizane z komunikacj i ich lokalizacja komunikacja działa, dane właciwe DP Master Interf. PB CPU Interf. PB komunikacja nie działa, brak danych DP Slave DP Slave DP Slave Interf. PB Interf. PB komunikacja działa, dane niewłaciwe

8 Kategoryzacja błdów błdy układów peryferyjnych błdy układów peryferyjnych błdy komunikacyjne błdy komunikacyjne błdy niekrytyczne błdy krytyczne wystpuj (i powinny by usunite) w czasie uruchamiania instalacji wystpuj w czasie pracy instalacji

9 Błdy układów peryferyjnych dotycz peryferii stacji DP Slave błdy układów peryferyjnych Typowe przykłady to: przerwa/zwarcie w obwodzie wejciowym/wyjciowym brak zasilania obwodów wykonawczych przecienie obwodów wykonawczych stacja DP Master wymienia informacje z urzdzeniem DP Slave co najczciej pozwala na ich lokalizacj na podstawie informacji diagnostycznych udostpnianych przez urzdzenie

10 Błdy komunikacyjne powoduj, e DP Master nie moe wymienia informacji ze stacj DP Slave błdy komunikacyjne Mog by efektem: problemów z okablowaniem sieci uszkodzenia interfejsu komunikacyjnego braku zasilania dla stacji DP Slave zakłóce zewntrznych błdnej konfiguracji/parametryzacji stacji/sieci czasami uytkownik nie jest wiadom ich wystpowania poniewa moliwoci korekcyjne protokołu mog do pewnego stopnia ukrywa tego typu błdy diagnostyka tego typu problemów wymaga wykorzystania dedykowanych narzdzi typu analizator protokołu (błdy na poziome protokołu) lub tester okablowania czy te oscyloskop (błdy na poziomie

11 Błdy krytyczne błdy krytyczne ich wystpowanie skutkuje przestojem maszyny/linii produkcyjnej, moe doprowadzi do wystpienia niebezpiecznych sytuacji Mog by efektem: problemów z okablowaniem sieci uszkodzenia interfejsu komunikacyjnego braku zasilania dla stacji DP Slave zakłóce zewntrznych błdnej konfiguracji/parametryzacji stacji/sieci diagnostyka tego typu problemów wymaga wykorzystania dedykowanych narzdzi typu analizator protokołu (błdy na poziome protokołu) lub tester okablowania czy te oscyloskop (błdy na poziomie

12 Błdy niekrytyczne dotycz stacji DP Slave oraz ich peryferii błdy niekrytyczne Typowe przykłady to: błdy pomiaru wprowadzane przez czujnik (kalibracja) zuycie elementu wykonawczego brak awaryjnego zasilania do pewnego stopnia błdy te mog by tolerowane przez uytkownika, ich wystpowanie moe wiza si ze spadkiem wydajnoci, dokładnoci stacja DP Master wymienia informacje z urzdzeniem DP Slave co najczciej pozwala na ich lokalizacj na podstawie informacji diagnostycznych udostpnianych przez urzdzenie

13 Projektowanie oraz instalacja systemu PROFIBUS DP system bezwzgldnie powinien by zaprojektowany i wykonany zgodnie z zaleceniami PI International po wykonaniu sieci naley potwierdzi jej prawidłowe wykonanie poprzez ocen wizualn oraz pomiary system naley tak zaprojektowa/wykona aby mógłpracowa z najwysz prdkoci transmisji (12 Mbit/sek) w czasie eksploatacji systemu wykorzystywa dopuszczaln najnisz prdko transmisji naley zadba o pełn i dokładn dokumentacj systemu PROFIBUS poniewa jest ona bardzo pomocna w trakcie poszukiwania oraz usuwania problemów (szczególnie przez firmy zewntrzne)

14 Załoenia projektowe ułatwiajce diagnostyk w przypadku urzdze wykorzystujcych złcza PROFIBUS M12 lub zaciski rubowe w miejsce DB9 naley tak zaprojektowa i wykona sie aby moliwa była wymiana stacji bez zakłócania komunikacji w kadym segmencie sieci udostpni gniazdo dla narzdzia diagnostycznego (optymalnie 2 na kocach segmentu) dla segmentów opartych o RS-485 umieszcza maksymalnie 31 stacji w segmencie rozway odseparowanie (poprzez wzmacniacz) fragmentów kabla poddawanych odkształceniom lub instalowanych w obszarze wzmoonych drga rozway zastosowanie wielokanałowego koncentratora PROFIBUS w przypadku łczenia urzdze wyposaonych w zaciski rubowe do których kabel wprowadzany jest przez dławik (np. urzdzenia pomiarowe typu przepływomierz lub napd dla zaworu) w aplikacji wykorzysta informacje diagnostyczne zwracane przez urzdzenie

15 Informacje diagnostyczne udostpniane przez stacj DP Slave

16 Wykorzystanie diagnostyki urzdzenia urzdzenia mog udostpnia rozszerzone informacje diagnostyczne diagnostyka urzdzenia definiowana przez producenta zawierajca informacje dotyczce stacji diagnostyka modułu opisujca status poszczególnych modułów w stacji modułowej diagnostyka kanału szczegółowa informacja o problemach zgłaszanych przez poszczególne kanały w celu przyspieszenia diagnostyki systemu naley dobiera urzdzenia obsługujce rozszerzon diagnostyk rozszerzone informacje diagnostyczne naley odczyta w aplikacji w sterowniku w celu ich udostpnienia uytkownikowi złoone urzdzenia najczciej wyposaone s w funkcje autodiagnostyki informacje te s udostpniane poprzez funkcjonalno DPV1 lub poprzez dedykowane oprogramowanie. Mog okaza si bardzo cenne w trakcie podejmowania działa prewencyjnych.

17 Odporno sieci PROFIBUS na zakłócenia tak powinno by a czasami jest tak, i jednostka DP Master nie sygnalizuje błdu

18 Stan posiadanych systemów w jakim stanie jest mój system?

19 Struktura sieci zalecany układ DP Master DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave segment o strukturze liniowej repeater DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave repeater

20 Repeater RS 485 Segment 1 Segment 1 wzmacniacz sygnału Segment 1 separacja galwaniczna wzmacniacz sygnału Segment 2 segmenty 1 i 2 s odseparowane galwanicznie Segment 2 sygnałjest wzmacniany w trakcie transmisji pomidzy segmentami repeater jest przeroczysty dla protokołu Na rysunku przedstawiono przykładow struktur repeatera

21 sygnałpozbawiony zakłóce Koncentrator dla sieci PROFIBUS sygnałzawierajcy zakłócenia sie szkieletowa Kady segment moe mie do 200m dla 1,5 Mbps. Problemy w jednym z segmentów nie wpływaj na cał sie

22 Terminacja segmentu W trakcie instalacji segmentu RS 485 naley pamita, e: kady segment powinien by zakoczony terminatorem, terminator spełnia swoj funkcj tylko w przypadku kiedy jest zasilany, mona wykorzysta terminator zabudowany w urzdzeniu, w konektorze lub wykonany jako niezalene urzdzenie (aktywny terminator). VP (6) 390 Ω Linia danych RxD/TxD-P (3) 220 Ω Linia danych RxD/TxD-N (8) 390 Ω DGND (5)

23 Terminacja segmentu przykład terminator terminator terminator terminator terminator terminator terminator terminator

24 Konektor DB9 z wbudowanym terminatorem terminator numer pinu UWAGA: Przedstawiony na rysunku układ zworek odpowiada pozycji OFF przełcznika. 1

25 Struktura sieci zalecany układ przy prawidłowo podłczonym kablu do konektora istnieje moliwo odłczenia czci segmentu z zachowaniem prawidłowej terminacji w czci pracujcej DP Master T DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave DP Slave T T repeater

26 Konektory M12 w trakcie zarabiania konektorów M12 naley zwróci uwag na połczenie ekranu - zgodnie z zaleceniami producenta naley zadba o zachowanie odpowiedniego współczynnika odpornoci na wnikanie wody patrz wskazówki dotyczce instalacji kabla w dokumentacji producenta

27 Konektory M12 przykład problemu naley zwraca uwag na skrcanie ył w trakcie dokrcania konektora

28 Wskazówki dotyczce projektowania sieci PROFIBUS DP 1/2 w kadym segmencie sieci udostpni gniazdo dla narzdzia diagnostycznego (optymalnie 2 na kocach segmentu) dla segmentów opartych o RS-485 umieszcza maksymalnie 31 stacji w segmencie kady segment wykorzystuje własny zakres adresów (np , 30-49) zapewnienie cigłoci zasilania dla terminatorów moliwo włczania/wyłczania zasilania dla poszczególnych repeaterów/konwerterów wiatłowodowych/stacji DP Slave lokalizacja systemu sterowania na kocu segmentu

29 Wskazówki dotyczce projektowania sieci PROFIBUS DP 2/2 dokumentacja sieci powinna by umieszczona na maksymalnie 2 arkuszach w przypadku duych odległoci lub przejciach pomidzy budynkami zalecane jest wykorzystanie wiatłowodów ekran kabla powinien by uziemiany przy kadym urzdzeniu prdko transmisji wykorzystywana w systemie powinna by na najniszym dopuszczalnym poziomie w ramach segmentu naley zachowa struktur liniow jeeli zachodzi konieczno tworzenia struktury gwiadzistej/drzewiastej naley stosowa repeatery lub koncentratory (wielokanałowe repeatery)

30 PROFIBUS DP, a PROFIBUS PA rónice, podobiestwa DP PA Warstwa uytkownika profile DP DPV0 profil PA DPV1/DPV2 Warstwa łcza danych Warstwa fizyczna Fieldbus Data Link (FDL) RS 485/RS 485-IS/ FO interfejs MBP MBP/MBP-IS

31 Kodowanie informacji w PROFIBUS PA Informacja: I 19 ma IB = 10 ma 1 ma 1 Bit t Kodowanie Manchester II

32 Struktura systemu wykorzystuj cego PROFIBUS PA DP Master Ł cznik segmentów DP/PA PROFIBUS DP PROFIBUS PA

33 Struktura przykładowego łcznika segmentów do DP-Master standardowy zasilacz sieciowy Modułinterfejsowy PA Master symulacja stacji DP Slave bufor danych PA Master PA Master PA Master zasilacz segmentu PA zasilacz segmentu PA zasilacz segmentu PA zasilacz segmentu PA modułdiagnostyczny 4 segmenty PROFIBUS PA

34 Typowe problemy spotykane w sieci PROFIBUS PA przecienie zasilacza zbyt niskie napicie zasilajce dla urzdzenia zakłócenia elektromagnetyczne niewłaciwa terminacja segmentu zwarcie pomidzy liniami danych doziemienie linii danych degradacja okablowania (utlenianie/penetracja przez wod) uszkodzenie urzdzenia uszkodzenie/przecienie zasilacza zasilajcego łcznik DP/PA niewłaciwa topologia sieci

35 Etapy diagnostyki sieci PROFIBUS ocena wizualna instalacji pomiary przy pomocy testera okablowania PROFIBUS pomiary przy pomocy oscyloskopu podgld ruchu przy pomocy analizatora protokołu porównanie stanu biecego z projektem sieci

36 Diagnostyka podejcie warstwowe aplikacja uytkownika funkcje DP warstwa FDL warstwa fizyczna kady poziom naley testowa odrbnie do pełnej diagnostyki systemu mog by wymagane 3 narzdzia (okablowanie/protokół/aplikacja) róne warstwy fizyczne wymagaj dedykowanych testerów (RS485/FO/MBP) do diagnostyki na poziomie protokołu mona stosowa jedno narzdzie dla sieci PROFIBUS DP oraz PA diagnostyka na poziomie aplikacji wymaga wykorzystania narzdzi specyficznych dla jednostki DP Master

37 Narzdzia diagnostyczne dla sieci PROFIBUS diagnostyka na poziomie okablowania dedykowany tester okablowania oscyloskop multimetr diagnostyka na poziomie protokołu analizator protokołu monitor sieci

38 Testery kabla PROFIBUS DP (RS485) urzdzenia podrczne testy kabla bez stacji aktywnych w sieci (PLC/OP/PC) nie wymagaj specjalistycznej wiedzy od uytkownika

39 Informacje udostpniane przez tester kabla zamiana linii A-B w kablu zwarcia (z podaniem odległoci) przerwa w linii A, B lub ekranie (z podaniem odległoci) niewłaciwa ilo terminatorów niewłaciwa pozycja terminatorów nie zasilone terminatory niepoprawnie terminowane segmenty wystpowanie odgałzie (z podaniem odległoci) pomiar długoci linii impedancja falowa linii niespójne okablowanie (z podaniem odległoci) poziomy napi RS-485 generowane przez poszczególne stacje prdko transmisji wykorzystywana w sieci lista stacji dostpnych w sieci informacja o wystpowaniu odbi raport o dokonanych pomiarach

40 Informacje udostpniane przez analizator protokołu niewłaciwa adresacja stacji/brak stacji w sieci wielokrotne wykorzystanie tego samego adresu niewłaciwa konfiguracja stacji niewłaciwy adres przypisany stacji problemy w implementacji protokołu w urzdzeniu wystpowanie zakłóce transmisji przerwy w komunikacji powtórzenia transmisji informacje diagnostyczne ze stacji DP Slave czstotliwo zwracania informacji diagnostycznych przez DP Slave (!!!) czstotliwo wystpowania problemów (zerwanie komunikacji) czas cyklu sieci/czstotliwo uaktualniania informacji ze stacji DP Slave dane wymieniane pomidzy DP Master, a DP Slave przecienie stacji PROFIBUS (brak wolnych zasobów) sekwencja zdarze w trakcie utraty i powrotu komunikacji raport o dokonanych pomiarach

41 Mo liwo ci diagnostyki warstwy fizycznej sieci PROFIBUS PA Ł cznik segmentów z wbudowanym modułem diagnostycznym (ci głe monitorowanie sieci) Przeno ny zestaw diagnostyczny dla PROFIBUS PA (monitorowanie na danie)

42 Informacje udostpniane przez tester PROFIBUS PA lista stacji dostpnych w segmencie poziomy napi sygnału generowanego przez stacj pomiar poboru prdu z zasilacza segmentu PA pomiar poziomu szumów (zakłóce) dla poszczególnych stacji pomiar nierównomiernoci czasu trwania bitu (jitter) sprawdzenie prawidłowej terminacji segmentu ocena symetrycznoci sygnału (detekcja doziemie) ocena stabilnoci komunikacji ze stacj (poziom błdów) ocena degradacji kabla (trend) monitorowanie zasilaczy sieciowych łcznika segmentu lista zarejestrowanych problemów ze znacznikiem czasu sugestia przyczyny wystpienia danego zdarzenia

43 Przykład udostpnianych informacji diagnostycznych 1/2 informacja o błdzie moliwe przyczyny błdu historia zdarze

44 Przykład udostpnianych informacji diagnostycznych 2/2

45 Strategia lokalizacji błdów okrelenie przyczyny problemów w komunikacji na poziomie okablowania (np. cigły brak komunikacji z urzdzeniem lub grup) na poziomie protokołu (np. niewłaciwy adres, błd konfiguracji) wynikajce z zakłóce (sporadyczne braki komunikacji z urzdzeniem/urzdzeniami) sprawdzi, na podstawie informacji statystycznych czy istnieje moliwo zdefiniowania stacji/grupy stacji których najczciej dotyczy problem wyizolowa przy pomocy wzmacniacza segment sieci zawierajcy stacje z którymi najczciej wystpuj problemy w komunikacji dokona pomiarów podejrzanego segmentu sieci

46 Diagnostyka zapobiegawcza jednym z dokumentów dostarczanych przez wykonawc sieci powinien by protokółz dokonanych pomiarów w instalacji bardzo istotnym dokumentem przejmowanym wraz z instalacj powinna by rzetelna dokumentacja powykonawcza okresowe audyty instalacji, porównanie dokonanych pomiarów z poprzednimi okrelenie tendencji dla wybranych parametrów audyt instalacji po kadej zmianie w dokonanej w systemie (nie koniecznie bezporednio dotyczcej sieci PROFIBUS)

47 Wsparcie Słuymy pomoc na etapie: koncepcji projektowania instalacji uruchamiania Nasza pomoc to: konsultacje szkolenia wizyty diagnostyczne audyty instalacji lokalizacji problemów uytkowania implementacji interfejsu sieci PROFIBUS DP oraz PROFIBUS PA PICC Poland INTEX Sp. z o. o. ul. Wincentego Pola GLIWICE