如何判断PROFINET IO 通讯干扰问题

PROFINET 干扰问题的初步诊断

1.概述

在做PROFINET IO 通讯调试时经常遇到PROFINET IO通讯故障的情况，导致通讯故障的原因之一就是干扰问题，PROFINET IO通讯设备往往运行在复杂的工业电磁环境中，不正确的屏蔽接地或不合规范的安装就有可能导致通讯干扰问题，由于光信号不受电磁干扰影响，这里只介绍对于电信号的干扰问题。

2.如何判断干扰问题

如果PROFINET IO 通讯受到电磁干扰的影响，那么一般可以通过以下方面进行简单判断：

2.1、通过PROFINET IO 通讯状态进行判断

如果在PROFINET IO通讯调试或运行过程中，发现了以下的通讯现象，那么可能是受到了电磁干扰的影响：

①通讯偶尔有中断并恢复的情况发生。

②开启某些现场设备或特定操作时，通讯中断，相反则通讯恢复正常。

2.2、通过STEP7在线诊断信息进行判断查看IO 控制器的诊断缓冲区信息，如何发现诊断缓冲区中存在IO控制器与IO设备通讯经常故障与恢复的信息，如下图所示，那么可能是受到了电磁干扰的影响：

图 13 TIA PORTAL 设备诊断缓冲区信息

图 14 STEP7 设备诊断缓冲区信息

3.如何排查解决干扰问题

如果发现了疑似电磁干扰导致PROFINET IO 通讯故障时，应该怎么排查解决呢，下面将从以下几个方面进行介绍：

3.1增加PROFINET IO通讯看门狗时间

由于PROFINET IO 通讯故障发生在看门狗时间内 IO 控制器没有向 IO 设备提供输入或输出数据（IO 数据），看门狗时间=IO数据丢失允许的更新周期数×刷新时间，通常IO控制器会自动计算并分配，这个时间值一般较小，如果遇到电磁干扰的情况，在自动计算的看门狗时间内发生通讯故障的概率会加大，此时我们可以适当增加PROFINET IO通讯刷新时间或IO数据丢失允许的更新周期数来加大看门狗时间。但这个方法可能无法解决严重的电磁干扰问题，建议通过之后的方式进行排除解决。

图 15 TIA PORTAL下修改PROFINET IO设备看门狗时间、

图 16 STEP7下修改PROFINET IO设备看门狗时间

3.2检查PROFINET IO通讯设备安装是否符合规范

PROFINET IO通讯干扰问题多数情况是由于设备安装不符合PROFINET IO通讯的安装规范引起的，例如屏蔽未接好、接地不可靠、与干扰源距离过近等等，符合规范的安装可以避免电磁干扰导致通讯故障问题的发生。可以参考以下PROFINET 的简要安装要求：

1、 PROFINET 的布线
为了减少电场、磁场耦合，PROFINET与其它电源电缆的骚扰源并行的间距越大越好,符合IEC 61918 的规定，PROFINET屏蔽电缆与其它电缆最小距离参考表1，PROFINET可以与其它数据线、网线、屏蔽的模拟量电缆一起布线，如果是无屏蔽的电源线最小间距是200mm。

	与PROFINET电缆布线间距
	带有或不带有非金属桥架	铝制桥架	钢制桥架
信号电缆
其它的PROFINET电缆 PROFIBUS电缆 PC数据电缆 编程设备数据电缆 打印机数据电缆 模拟量输入信号屏蔽电缆等	0mm	0mm	0mm
电源电缆
非屏蔽电源电缆	200mm	100mm	50mm
屏蔽电源电缆	0mm	0mm	0mm

表 6 PROFINET 与其它电缆的最小距离

与不同类型的电缆必须交叉布线时，交叉角度最好为90 度，减少线线间串扰，如果不能满足最小间距，也可以应选择屏蔽保护,如带有隔离的电缆桥架，如图 17 所示。

图 17 PROFINET 电缆布线1

在没有隔离的条件下，在一个电缆槽中应隔离，并将隔离金属板大面积可靠接地，如图18 所示。

图 18 PROFINET 电缆布线2

如果距离较远的两个车间连接,由于PROFINET 电缆从交换机到设备终端允许的最大距离为100 米，如果增加距离需要使用更多的交换机作为中继器，这种情况下强烈推荐使用光纤进行连接。如图 19 所示。

图 19 PROFINET 电缆布线3

2、 PROFINET 的屏蔽接地

PROFINET 的屏蔽层要求多端大面积接地以保证屏蔽层等电位，所以应连接所有屏蔽层以及标有接地符号的连接器到整个车间的等电位系统（功能地），避免地环流流过PROFINET的屏蔽层，建筑物的等电位系统与整个车间的等电位系统应尽可能多次连接，如图20 所示。

图 20 PROFINET 屏蔽层接地1

电缆在进入电气柜后应先连接屏蔽汇流排,减少干扰电流流经PLC 整体如图21 所示。

图 21 PROFINET 屏蔽层接地2

以上简单介绍了关于PROFINET IO通讯的安装规范，详细内容可以参考以下链接：

电缆的屏蔽与接地

SIMATIC NET 工业以太网装配指南

PROFIBUS 国际组织提供的PROFINET 安装向导

3.3更换设备测试

如果无法判断出电磁干扰问题出在哪个位置，或无法判断设备安装哪里存在问题，那么可以必要时需要考虑更换以太网电缆或接头等设备进行测试。

如果不具备相应的检测条件或没有办法排查出电磁干扰问题，可以联系西门子现场服务部门，由专业人员进行故障排查。

审核编辑：彭静