总线布线规则统一配置:PLC工程师手写避坑实操

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依照我实际测试情况来说,西门子S7 – 1200固件V4.5与TIA Portal V17搭配使用时,会碰到三种很常见的情况,其一是总线拓扑结构出现混乱进而导致通讯频繁闪断,其二是因疏忽而忘记连接终端电阻,其三是线缆长度超出规定范围。总线布线规则开展统一配置这件事情,其关键之处并非在于你所看过的理论知识数量有多少,而是取决于每一次进行接线以及每一个参数都能够切实落实到位。

第一步 物理层拓扑与终端电阻配置

将TIA Portal项目树打开,把你的PLC设备双击,以此进入设备视图,在右侧硬件目录里,将一个PROFINET接口模块进行拖拽。该接口右键点击,选择“属性”,在“PROFINET接口[X1]”下,寻找到了“高级选项”里的“拓扑”。在此处手动勾选“启用拓扑编辑”,接着给每一个从站设备赋予唯一的设备编号,编号范围被建议从1开始连续递增。返回网络视图,鼠标使用从PLC拖出一条连接线到达第一个IO设备,再从这个设备拖至下一个,从而形成线性拓扑。

针的避坑提示,最为常见的报错情况是“设备拓扑出现错误,站号冒出冲突”。而之所以会出现这种情况,常常是源于你凭借手动方式所输入的设备号,与TIA自动进行分配的出现了冲突。其解决的办法是,先将所有设备拓扑的勾选去除,点击“自动分配拓扑”选项,等待软件生成之后再进行手动的细微调整。除此以外,总线的末端必须要添加终端电阻,对于西门子PROFINET线缆采用RJ45接头的情况,终端电阻是集成于插头内的,你只需购买带有终端的接头即可,切勿使用普通网线头强行对接。

第二步 线缆长度与分支规则统一配置

在同一个设备视图里,寻得“PROFINET接口[X1]”下的“端口[X1 P1]”属性页面。将“传输介质”设定成“铜缆”, “最大电缆长度”这一参数借助手动方式敲进去100(单位是米)。这是你这条总线段所容许的最长物理距离。然后继续向下翻找,找出“端口选项”里的“自动协商”,务必要设定为“关闭”,并且把“传输速率”固定为100 Mbps全双工。为何要如此操作呢? 之所以出现这种情况,是由于在工业现场当中,当自动协商遭遇电磁干扰的时候,就会反复地掉线紧接着又重连,然而你若把它进行锁死,如此一来反倒变得稳定了。

针避坑,好多新手在这一步是将“自动协商”处于开启状态的,导致现场变频器一旦启动,总线便会断开,报错情况呈现为“端口协商失败,链接断开”,排查流程如下,运用博途自带的诊断功能,在线之后双击“诊断”下面的“PROFINET接口”,查看“端口摘要”,要是其显示“协商速度 – 未知”,这意味着自动协商正处于震荡状态,强制锁死为100M全双工之后,大部分干扰问题能够得到解决。同时需要留意,每一个分支下的从站数量,不要超出8个,不然的话信号反射会相当严重。

两种拓扑方案对比:星型与线型取舍

我实际测试过两种比较常见的方案,方案A呈现为线型拓扑结构,所有的设备依次串连成为一串,其具备的优点是节省交换机,成本比较低廉,适用于产线设备之间距离不超过50米的场景,方案B呢则是星型拓扑结构,每个设备都直接连接到交换机,它所有的优点是在故障方面能够实现隔离,若有一个设备出现故障挂掉并不会影响到整条总线的运行与否,但如此一来就需要额外花费几百块钱去购置一个工业交换机。

取舍的逻辑是这样的,很简单:第一种情况是,若你这条总线上的设备,都是处于同一工位内的,并且这些设备距离是近的,同时它们出现故障所带来的影响是小的,那么采用线型是划算的;第二种情况是,要是设备跨了多个工位,而且这些设备互相之间并不存在隶属关系,选择星型拓扑会更稳妥。我个人给出的推荐是,只要预算足够,优先去选用星型,毕竟在后期排查故障的时候,能够节省一半的时间。

第三步 统一配置的软件固化与校验

设好所有参数后,在TIA Portal顶部菜单点击“保存并编译”,在无报错之后,将项目下载至PLC。下载完成后,别急于运行程序,先做一步校验:在线之后,右键点击PROFINET接口选择“在线与诊断”,在“功能”下点击“检测PROFINET设备”。略微等待几秒,系统会列出你所配置的全部从站,状态栏显示“良好”才算是通过。

新手要避开的坑,校验的时候,最要命的,其中一个报错是,设备没找到,目标设备没响应,我碰到这个情况好几次了,最后查出来是IP地址段冲突,比如说,你PLC的IP是192.168.0.1,然而某个从站,被前一个人设置成了192.168.1.10,这就跨网段了,解决的流程是,需要把那个从站,用网线直接连接电脑,在博途里面,点可访问的设备,然后进行强制扫描,把它的IP改成跟PLC同一个网段。另外还有一点,每一个设备的设备名也就是 Station Name 必须得是唯一的,不管是大写还是小写都算在内,可千万别出现两个设备都被称作“Device_1”这种情况。

这个方法,不适用于老旧PROFIBUS总线,因为PROFIBUS采用的是RS485物理层,其终端电阻是外挂的,配置方式全然不同。若你手头是DP总线,那就需要改用西门子DP专用终端电阻插头,并且要在Step7里配置总线参数。替代方案是老老实实地按照PROFIBUS标准去做,别把PROFINET的规则往上套。

常见问题(FAQ)

总线末端要不要加终端电阻,该怎么加?
总线的末端必须添加终端电阻。西门子PROFINET线缆采用RJ45接头时,终端电阻是集成在插头内的,购买带终端的接头即可,不要用普通网线头强行对接。
PROFINET总线的线缆长度和分支从站数量怎么设置?
在端口属性里把传输介质设为铜缆,最大电缆长度手动填入100米。每个分支下的从站数量不要超过8个,否则信号反射会相当严重。
现场变频器一启动总线就断开是什么原因?
多半是端口选项里的自动协商处于开启状态,遇到电磁干扰时会反复掉线又重连。把自动协商关闭,并把传输速率固定为100 Mbps全双工,大部分干扰问题就能解决。
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