REZENSION ProfiTrace2 - Teil 2: Die häufigsten PROFIBUS-Störungen

Anzeige von PROFIBUS-Signalen und -Störungen

Zur Erinnerung: So sieht ein ideales Signal auf dem PROFIBUS-Bus aus. Dieses Bild zeigt beide Kanäle und eignet sich gut zum Vergleich von Kurzschlüssen auf Bus A oder B.

Bevor wir jedoch direkt zu den Störungen im PROFIBUS-Netzwerk kommen, wollen wir uns auch die Konfigurationsfehler bei Slaves ansehen.

Die Registerkarte ProfiTrace und darunter Datenprüfung - das ist die Registerkarte mit der Lupe. Hier sehen wir die Daten, die von der ausgewählten Station geschrieben oder gelesen werden. Über die Schaltfläche „Datensatz hinzufügen“ geben wir in einem separaten Fenster ein, was wir sehen möchten. In diesem Beispiel handelt es sich um das Peripheriegerät ET200S, das mit einem 4xDO-Modul bestückt ist, und aus dem PLC-Programm blinken alle 4 Ausgänge mit 1 Hz.

Wenn Sie denken, dass das nichts Besonderes ist, beachten Sie bitte, dass Sie nirgendwo die Adresse des Peripheriebereichs, also PIW/PQW, kennen müssen. Es reicht aus, nur die PROFIBUS-Adresse einzugeben. Diese Funktion liest nämlich alle Daten von der Slave-Station aus. Dies ist in der Spalte „Data“ zu sehen, wo die ersten vier Bits in binärer Form auf „H“ stehen, was eine Anforderung zum Einschalten aller Ausgänge bedeutet.

Immer noch die Registerkarte ProfiTrace und darunter dann Live list, das ist wiederum die Registerkarte mit dem Herzchen. Jetzt sehen wir bereits eine Störung an der Slave-Station, und zwar eine Konfigurationsstörung. Konkret habe ich hier während des Betriebs das oben erwähnte 4xDO-Modul aus dem ET200S herausgezogen. Das hat nichts mit einer Vorliebe für das ET200S bei der Simulation zu tun, sondern einfach mit der Einfachheit - bei Wago-Stationen lassen sich die Module schwerer herausziehen.

Wir befinden uns weiterhin auf der Registerkarte ProfiTrace, doch diesmal haben wir die Anzeige der Stationsstatistiken vor uns. Eine sehr wichtige Funktion. Im aufgeklappten Menü sind alle verfügbaren Stationsstatistiken zu sehen. Diese beginnt ProfiTrace 2 unmittelbar nach dem Start aufzuzeichnen, damit sie dem Benutzer jederzeit zur Verfügung stehen. Dabei handelt es sich vor allem um die ersten fünf Fehlerstatistiken. Die weiteren haben eher informativen Charakter; hier sehen Sie konkret die Datenaustauschintervalle an Adresse 40 (1,776 ms und 0,513 ms). Die PROFIBUS-Geschwindigkeit beträgt hier weiterhin 1,5 Mbps.

Bei höheren PROFIBUS-Geschwindigkeiten ist das Austauschintervall nicht proportional schneller; das Bild unten dient zum Vergleich und stammt aus einer realen Anwendung mit einer Geschwindigkeit von 12 Mbps.

So, hier haben wir ein schönes Beispiel dafür, wie sich die Syncs-Fehlerstatistiken an Adresse 12 (Syncs - dabei handelt es sich um den Austausch von Kontrolldaten zwischen Master und Slave; vereinfacht gesagt fragt der Master den Slave ständig: „Bist du da?“, und der Slave antwortet: „Ja, ich bin da“) häufen.

An dieser Stelle möchte ich darauf hinweisen, dass, auch wenn die Anzahl der Syncs in dieser Statistik gelegentlich zunimmt, äußerlich alles weiterhin in Ordnung erscheinen kann. Dies deutet jedoch auf Probleme hin, die sich weiter verschärfen und zu umfangreicheren Kommunikationsausfällen führen können, die sich beispielsweise durch einen Maschinenstillstand äußern.

Registerkarte „Oszilloskop“ und einer der häufigsten Fehler. An der letzten Station mit der Adresse 12 ist der Netzabschlusswiderstand defekt oder nicht eingeschaltet. Dies wird durch den langsamen Anstieg der Schwingungsform angezeigt.

Registerkarte Oszilloskop und wieder ein recht häufiger Fehler. Irgendwo auf der Leitung befindet sich eine Stichleitung, typischerweise ein aufgerolltes Stück PROFIBUS-Kabel im Schaltschrank für den Programmierer, dessen eines Ende über einen Stecker an eine Slave-Station angeschlossen ist. Das ist der Einbruch unten im Kreis.

Bei genauerer Betrachtung des Signalverlaufs und des Handbuchs können Sie anhand der Signalreaktionszeit sogar bestimmen, in welcher Entfernung vom Messort sich die Stichleitung befindet.

Registerkarte „Oszilloskop“ und wieder ein recht häufiger Fehler. KURZSCHLUSS. Nichts Ungewöhnliches, und wenn er nicht direkt am Stecker liegt, kann der PROFIBUS trotzdem manchmal funktionieren, besonders wenn nur ein Zweig kurzgeschlossen ist, vor allem B, also der rote. Hier handelt es sich jedoch um einen Kurzschluss auf A, also dem grünen Zweig, und der ist fatal.

Registerkarte „Säulendiagramm“: Hier ist zu sehen, dass der Kurzschluss am Bus nicht mehr tragbar ist; der Spannungsabfall an den einzelnen Slaves und am Master ist groß. Station 6 ist ein Wago-Gerät, an dem über ein ca. 10 m langes PROFIBUS-Kabel ein Kurzschluss entstanden ist.

Ich hatte den Eindruck, dass Geräte verschiedener Hersteller am PROFIBUS-Bus unterschiedliche Empfindlichkeiten bei der Signalverarbeitung aufweisen. Während der ET200S bei jeder größeren Störung ausfiel, lief der WAGO 750-323 von WAGO bis zum Schluss auch bei stark verzerrten Signalkurven weiter. Dies ist jedoch nur eine Anmerkung, die nicht durch objektive Labormessungen belegt ist.

Die Registerkarte ProfiTrace und der oben genannte Kurzschluss, wie sie im Live list-Fenster angezeigt werden. Wago läuft aber immer noch wie ein Panzer.

Registerkarte Oszilloskop und eine sehr häufige Störung. Es handelt sich um eine Störung. Diese konnte ich jedoch mit keinen üblichen Mitteln hervorrufen; ich habe es mit einem Föhn, einem Mixer, einer Bohrmaschine sowie allen Haushaltsgeräten an einem abisolierten PROFIBUS-Kabel ohne Abschirmung, das mit einem Netzkabel umwickelt war, versucht - ohne Erfolg. Schade, dass ich keinen Föhn habe wie Herr Kopecký in einer Filmkomödie, in der er einen Kondensator aus dem Gerät ausgebaut und damit den Fernseher der Nachbarn gestört hat. Wäre zu dieser Zeit jemand zu uns gekommen, hätte er mich wohl für einen völligen Verrückten gehalten. Die Widerstandsfähigkeit des PROFIBUS war bewundernswert. Das Bild stammt daher aus einer realen Anwendung und wurde von einem Kollegen zur Verfügung gestellt.

Störungen sind eingekreist und äußern sich vor allem durch Einbrüche im leeren Teil des Telegramms, wo der Strom nur über die Abschlusswiderstände fließt und der Spannungspegel bei etwa 1 V liegt. Dies ist eine sehr gefährliche Störung, die schwer zu lokalisieren ist.

Zur Erstellung des Abschlussberichts dient das Menü „Bericht“ -> „Bericht erstellen“. Sie können alles Mögliche und Unmögliche auswählen, was in den Bericht aufgenommen werden soll; vor allem darf der Name des Unternehmens in der Kopfzeile nicht fehlen, ohne ausgefüllte Kopfzeile wird die Erstellung nicht gestartet.

Zudem können Sie Ihr Logo in den Bericht einfügen und, falls Sie den Bericht für einen ausländischen Partner erstellen, aus mehreren Sprachen eine Sprachversion auswählen - also nicht nur die üblichen Sprachen Deutsch und Englisch.

Durch Klicken auf die Schaltfläche wird alles generiert und in der Vorschau angezeigt. Dann müssen Sie es nur noch ausdrucken, am besten direkt als PDF, und einreichen.

Zum Schluss ein Beispiel dafür, dass nicht immer alles einfach ist. Die bisher gezeigten Signalverläufe, einschließlich der Videobeispiele, stammen aus einem PROFIBUS-Netzwerk mit 1,5 Mbps. Dieser Verlauf stammt dagegen aus einem Netzwerk mit 12 Mbps. Bei dieser Geschwindigkeit ist der Signalverlauf weit vom Ideal entfernt und seine Auswertung wird entsprechend schwieriger.

Sehen Sie sich zu den häufigsten Störungen einige Videobeispiele an, in denen die Veränderung des Signalverlaufs gut zu erkennen ist.

Defekter oder nicht angeschlossener Abschlusswiderstand am Ende des PROFIBUS-Busses:

Tote Abzweigung vom PROFIBUS-Bus:

Kurzschluss am PROFIBUS-Bus:

Was wir bereits durchgenommen haben und was uns noch bevorsteht

Es gibt unzählige Arten von Störungen und deren Verläufe; ich habe versucht, zumindest die problematischsten davon darzustellen. Die gespeicherten Daten können in den Analysator geladen und ohne Verbindung zum Bus angezeigt werden. Im letzten Abschnitt werden wir uns bereits mit den fortgeschritteneren Funktionen des Analysators vertraut machen, wie beispielsweise dem Inhalt von Nachrichten, der Simulation eines gesamten PROFIBUS-Netzwerks und beispielsweise der Übernahme der Steuerung einer Slave-Station.

Autor: Jaroslav Blažek, blaja.cz

1. Teil der Rezension: REZENSION ProfiTrace2 - 1. Teil: Wie sieht ein PROFIBUS-Netzwerk wirklich aus? Der Analysator hilft Ihnen dabei

Teil 3 der Rezension: REZENSION ProfiTrace2 - Teil 3: Erweiterte Funktionen des Analysators