ProfiTrace 2 – PROFIBUS tester

Stavíte stroje se sítěmi PROFIBUS nebo máte ve svých závodech výrobní linky s PROFIBUSem? Pak byste měli vědět, jak zdravé tyto sítě jsou.

PROFIBUS může fungovat i s chybami

PROFIBUS je velmi robustní protokol a dokáže fungovat i za situace, kdy jsou v síti již menší problémy. Síť začne vykazovat chyby až v okamžiku, kdy se tyto problémy vystupňují, případně se objeví problém nový. Z tohoto důvodu doporučujeme pravidelné revizní kontroly sítě PROFIBUS, a to alespoň jednou ročně.

Otestujte si PROFIBUS sami

Tester ProfiTrace 2 má velké množství nástrojů, pomocí kterých toto zdraví sítí PROFIBUS snadno zjistíte. 

• Propracovaný osciloskop ukáže kvalitu signálů na vodičích A+B,
• bargraf zobrazí úrovně napětí na stanicích,
• v Livelistu vidíte živé stanice, statistiky chyb apod.

Už díky těmto nástrojům identifikujete nežádoucí problémy, jako např. rušení, poklesy napětí, chybné zakončovací odpory, komunikační chyby, duplicity adres atd. Pokud vás trápí nepravidelné výpadky sítě PROFIBUS, pak můžete využít funkce dlouhodobého monitorování a záznamu událostí na základě množství spouštěčů. Po skončení měření vygenerujete report ve formátu .PDF, který může být v několika jazycích včetně češtiny. 

Proč je třeba měřit kvalitu sítí PROFIBUS pravidelně

Stále hodně společností používá a ještě dlouho bude používat komunikační sběrnici PROFIBUS. O vše je třeba se starat a PROFIBUS není výjimkou. Zanedbáte-li jeho péči, začne vám vypadávat a způsobí nemalé finanční i časové ztráty. V PROFIBUSu platí zásada, že naprostá většina výpadků souvisí s kvalitou kabeláže, konektorů, přítomnosti rušení apod.

Síť PROFIBUS vypadne buď na jednu fatální chybu (kterou rychle najdete), anebo na kumulaci menších chyb (častější případ). Věřte tomu, že jakmile vám začne PROFIBUS padat, je to většinou kvůli kumulaci chyb, které se hromadily klidně měsíce i roky před tím.

Přes standardní programovací PLC programy nemáte moc šanci tyto chyby odhalit, protože v těchto programech vidíte většinou důsledek, nikoliv příčinu výpadku. Z tohoto důvodu potřebujete PROFIBUS analyzátor ProfiTrace 2, který vám poskytne „oči do sběrnice“ a přesně ukáže kvalitu napětí, osciloskopické signály, statistiky a mnoho dalších důležitých informací o měřené síti a PROFIBUS stanicích.

Bez testeru nevíte, jestli jste opravili všechno

Většina chyb v sítích PROFIBUS způsobuje odrazy signálu, které s délkou kabelu sílí. V praxi se to často projevuje tak, že špatný PROFIBUS konektor na jedné straně sítě způsobí odrazy signálu, ty se šíří sítí dál, sílí a na konci segmentu kvůli nim vypadne PROFIBUS stanice, která je jenom důsledkem chyby, nikoliv její příčinou. Zaměňování důsledku chyby za její příčinu nevede k odstranění problému, síť stále vypadává a přichází unáhlená rozhodnutí, např. kompletní výměna PROFIBUS kabelů, kompletní výměna všech konektorů, výměna CPU, některých PROFIBUS stanic apod. Často se jedná o nákladné operace a může se stát, že po těchto opravách nebude síť stále fungovat. Možná jste chybu nevědomky opravili, ale některý z nových konektorů jste špatně namontovali a síť opět nejde. Pokud se síť rozjede, tak stále není vyhráno. Bez testeru totiž nikdy nevíte, jestli se vám podařilo odstranit všechny menší chyby nebo jen jednu. Tzn. nevíte, jestli PROFIBUS signál má kvalitu 100 % nebo je 5 % nad smrtí.

Pro měření sítí PROFIBUS nepotřebujete zásuvku 230 V

Tester připojíte k počítači přes USB kabel, po kterém jdou data i napájení. Tester disponuje i konektorem pro externí napájení, který jsme ale za posledních 13 let nikdy nepoužili. Vždy postačilo napájení z notebooku a měřit můžete i několik hodin. Toto je velká výhoda, protože ne v každém rozvaděči je zásuvka 230 V a tahat za sebou prodlužovačku nebo externí baterii pro napájení testeru není vždy úplně pohodlné, či vůbec možné.  

Program ProfiTrace 2 si nainstalujte na více počítačů

Pro měření sítě PROFIBUS potřebujete analyzátor ProfiCore (černá plastová krabička), který připojíte k počítači, do kterého nainstalujete program ProfiTrace 2. Tento program můžete nainstalovat na libovolné množství počítačů, není nikterak vázán na konkrétní počítač formou SW nebo HW klíče. Naměřené záznamy je možno otevřít kdykoliv v programu ProfiTrace2, i bez nutnosti mít připojený modul testeru ProfiCore. 

Zvažujete nákup testeru ProfiTrace 2?

Dvě nejprodávanější varianty testeru jsou Kit Ultra Plus a dražší Kit Ultra PRO. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že s dražší variantou Kit Ultra PRO můžete navíc měřit i sítě PROFIBUS PA a můžete používat plné simulace stanice MASTER. Pokud nepotřebujete měřit sítě PROFIBUS PA a vystačíte si se základní simulací stanice MASTER (tzn. tester funguje jako MASTER, ale do sítě posílá pouze diagnostické zprávy, případně nastaví adresu u stanice SLAVE), pak vám postačí varianta Kit Ultra Plus (obj. kód 37021).

Nejprodávanější varianta PROFIBUS Tester Kit Ultra Plus (obj. kód 37021) obsahuje:

• ProfiCore – samotný tester v kapesním plastovém provedení
• Tap konektor – krátký přípojný kabel do sběrnice PROFIBUS (20 cm)
• USB datový/napájecí kabel pro připojení k PC (3 m)
• USB záložní napájecí kabel pro případné externí napájení
• ProfiTrace 2 – software aplikace pro Windows 
• Manuál
• Modrý plastový kufr

Dostupné verze testeru ProfiTrace 2

Stručný přehled nástrojů ProfiTrace 2

LiveList a statistiky PROFIBUS stanic

LiveList ukazuje všechny nalezené stanice MASTER i SLAVE v síti a k nim několik statistických informací. Stav každé stanice je barevně odlišen (barva pozadí):

• zelené pozadí = stanice SLAVE je v aktivní datové výměně se stanicí MASTER
• žluté pozadí = stanice se během měření ztratila, tzn. na začátku měření ji tester ještě nalezl
• fialové pozadí = stanice má chybu konfigurace (konfigurace v PLC neodpovídá nalezené konfiguraci stanice SLAVE)
• červené pozadí = stanice má chybu parametrů (většinou chybné GSD, chybná adresa aj.)
• bílé pozadí = stanice není v HW projektu stanice MASTER, žádný MASTER s ní nekomunikuje

LiveList umí rovněž vygenerovat jména stanic, když je zachycena diagnostická zpráva (synchronizována s GSD knihovnou daného zařízení). Pokud GSD soubor obsahuje pro danou stanici seznam chybových hlášení, zobrazí LiveList v případě nalezené chyby přesný popis této chyby, kterou uvádí výrobce zařízení. Součástí Livelistu jsou i statistiky komunikace, které zachycují četnost nežádoucích stavů sítě, jako např. opakované dotazy, ztráty stanice, poškozené zprávy, cyklus komunikace, délky zpráv, diagnostická hlášení, aj.

Osciloskop signálu PROFIBUS DP

Osciloskop se používá k měření kvality signálu PROFIBUS. Ihned po spuštění začne osciloskop zobrazovat všechny signály, které naměří v připojené síti. Pro lepší orientaci lze měnit měřítko amplitudy, velikost napětí a způsob zobrazení signálů B-A. Dvojitým kliknutím na stanici v LiveListu začne osciloskop zobrazovat signál naměřený pouze pro danou stanici. Jedná se o efektivní způsob, jak kontrolovat kvalitu signálu jednotlivých zařízení od místa měření a podle velikosti odchylek signálu zjistit skutečnou vzdálenost od místa problému. 

Zobrazení osciloskopu lze přepínat mezi složených průběhem (jeden osciloskopický průběh) a rozděleným průběhem (dva osciloskopické signály pro vodiče A a B). Díky rozloženému zobrazení snadněji identifikujeme rušení v síti, případně chybu na konkrétní vodiči A/B.

Velikost napětí na stanicích PROFIBUS

Sloupcový graf zobrazuje velikost napětí na všech PROFIBUS stanicích v síti. Na rozdíl od ostatních analyzátorů zobrazuje analyzátor ProfiTrace 2 živé napětí na všech stanicích najednou a s velkou rychlostí aktualizace, což je velmi výhodné zejména při identifikaci chyb v síti. Průměrná velikost napětí by měla být kolem 5 V. Pokud jsou problémy se sběrnicí, sloupcový graf zobrazí nepravidelné hodnoty napětí a barva sloupců se změní. Program zobrazuje velikost aktuálně naměřeného napětí a zároveň shromažďuje maximální a minimální hodnoty napětí od začátku měření.

Hlavní vlastnosti sloupcového grafu

• barevné zobrazení kvality signálů jednotlivých detekovaných stanic
• přehledné znázornění min. a max. hodnot na každé detekované zařízení
• zobrazení napětí stanic je neustále aktualizováno

Záznam PROFIBUS telegramů

Vedle přesného měření elektrických signálů umí ProfiTrace 2 monitorovat a nahrávat všechny nebo vybrané PROFIBUS telegramy. Analýza komunikačních zpráv mezi stanicemi MASTER/SLAVE patří mezi nejpřesnější nástroje, pomocí kterých jasně odhalíte nesprávné chování stanic, přítomnost rušení, výpadky napájení, zkraty v kabelech apod. Nahrávat můžete všechny telegramy nebo jen vybrané, a to pomocí sofistikovaných spouštěčů jak na základě chyby, tak na základě obsahu zprávy. Ano je to tak, tester ProfiTrace 2 rozumí obsahu telegramu a není problém zachytávat pouze zprávy o sepnutí koncového spínače na konci dopravníku. ProfiTrace 2 navíc dokáže urychlit analýzu zpráv díky tomu že zprávy barevně odlišuje dle jejich typu.

Skenování topologie sítě PROFIBUS DP

ProfiTrace 2 umí vygenerovat schema topologie sítě PROFIBUS, bez nutnosti tuto síť předem vypnout (funguje pouze při rychlostech 500 kbps a 1,5 Mbps). Generování topologie funguje na principu přesného měření odchozích a příchozích zpráv mezi stanicí MASTER a SLAVE, na základě kterého tester vytvoří topologii sítě. Z principu měření je důležité, aby síť PROFIBUS byla naprosto zdravá a výpočty tak nebyly zkreslené. Druhou překážkou je přítomnost PROFIBUS repeaterů nebo optických převodníků, za které tester bohužel nevidí, tudíž není schopen vykreslit topologii. Z těchto důvodů je třeba brát generování topologie za orientační a spíše používat jiné způsoby tvorby topologie, které učíme na našich školeních.

ProfiCaptain – simulátor stanice PROFIBUS MASTER

ProfiCaptain je simulátor Master stanice PROFIBUS DP-V0/DP-V1, který nejčastěji oceníte při testování stanic PROFIBUS Slave. Připojíte tester na PROFIBUS SLAVE stanici, zapnete na konektoru zakončení, vyberete si PB rychlost a spustíte simulaci stanice PB MASTER. V osciloskopu a napěťových úrovních vidíte pouze dvě stanice, tester jako MASTER a druhou stanici jako SLAVE. Zkontrolujte signál na stanici SLAVE, rozložte ho na A/B linku a hned víte, zda je port stanice SLAVE v pořádku. Často tímto testem odhalíte chyby na portu Profibus. ProfiCaptain je PROFIBUS DP Master software aplikace, která je určena pro testování, parametrizaci a demontraci PROFIBUS produktů (PLC, PC karty, kabely atd). Pomocí programu ProfiCaptain můžete zmapovat topologii vaší sítě PROFIBUS, detekovat parametry jednotlivé stanice, testovat I/O, ověřit správné nastavení stanic atd. Aplikace ProfiCaptain je určená pro provoz s modulem ProfiCore (nutno zakoupit), který připojíte k PC pomocí kabelu USB.

Oblasti použití programu ProfiCaptain

• Testování PROFIBUS SLAVE stanic
• Testování I/O a nastavení adres stanic
• Předvedení funkcionalit produtků PROFIBUS
• Vzdělávací a výzkumné účely

Hlavní vlastnosti programu ProfiCaptain (simulace MASTER)

• Automatické detekování parametrů sítě PROFIBUS
  • detekce Tslot, MaxTSDR, Tset atd.
  • doporučení adresy Master
  • stále aktualizovaná živá data
  • podpora rychlosti 9,6 kbit/s až 12 Mbit/s
  • prevence náhlých výpadků
• Podpora funkce Class 2
  • nastavování adres stanic Slave
  • čtení vstupů/výstupů všech stanic v síti
  • konfigurace
• Testování I/O
  • Monitorování a editace vybraných typů hodnot (bool, hex, decimal, float atd.)
• Funkce Stealing slaves (ukradení stanice Slave)
  • možnost převzetí stanic Slave od stanice Master bez nutnosti tyto stanice vyjmout ze sítě nebo deaktivovat Master
• Konfigurace
  • uživatelsky komfortní ovládání programu
  • import GSD souborů
  • bez ztráty spojení v případě změny parametrů

Reporty z měření sítě PROFIBUS

Reportovací nástroj umožňuje po skončení měření vygenerovat detailní zprávu s výsledky měření, včetně zobrazení elektrických signálů všech zařízení, jejich vad, topologii sítě, velikosti napětí na stanicích a další informace. Úvod zprávy obsahuje doporučení, zda je síť PROFIBUS schválena k provozu či nikoliv. Reporty slouží zároveň jako předávací protokoly k novým sítím, případně jako revizní dokumentace.

• automatické generování reportů z měření, obsahující všechny důležité výsledky z provedeného měření
• seznam stanic s popisy, topologie sítě, napěťové úrovně
• graf z osciloskopu pro každou stanici PROFIBUS (rozdílové + rozdílové ustálené napětí (průběhy min.+ max.+ poslední naměřený)
• seznam nalezených chyb
• reporty slouží jako předávací protokoly k novým sítím případně jako revizní dokumentace z provedené měření
  
  

OPC server

ProfiTrace 2 (od verze 2.5) obsahuje nově také OPC server, který poskytuje standarizované rozhraní pro získání klíčových ProfiTrace informací v OPC formátu, jako např. status zařízení, statistiky, procesní hodnoty apod. Tyto hodnoty lze dále použít do vizualizačních systémů podporující komunikaci OPC (SCADA HMI, trendy, reportovací nástroje apod.). Mnoho procesů dnes využívá vizualizačních systémů pro kontrolu výroby, zobrazení alarmů, výrobních reportů apod. Tyto informace přímo souvisí se stavem sítě a jejím chováním, čímž přispívají k bezporuchovosti sítě.

Jednotlivé ProfiTrace hodnoty (OPC tagy) lze zobrazit ve vizualizaci (SCADA/HMI) či jí propojit na SMS/e-mail klienta a rozesílat případná upozornění týkající se změn/poruch v síti PROFIBUS. Další variantou je např. generování reportů v aplikacích MS Word/Excel. Prakticky každá aplikace fungující jako OPC klient může využít tagy ProfiTrace. Je vyloučené jakékoli poškození časového cyklu v síti PROFIBUS, protože informace pocházejí z monitorování sběrnice (jedná se o tzv. poslouchání). Zkušební doba pro OPC server je bez licence omezena na 30 minut.

Málokdo si ale dovolí použít tak drahý PROFIBUS analyzátor pro sběr dat do OPC serveru, a tak pro tyto účely doporučujeme spíše produkty ComBricks.