PROFIBUS 通信で問題が発生する可能性があるところ 3 6 C P U 5 P B M PLC Slave Bus 4 PB module 3 P B S IO module 2 Sensor 問題のタイプ - 通信は OK データも OK (6) => プログラムのバグ - 通信障害データ

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せとかうみのなか
5 years ago
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1 PROFIBUS ネットワークトラブルシューティング PROFIBUS Basics Peter Rüdiger PROFIBUS Day 2007 Tokyo - June 11, 2007 Kyoto June 13, 2007 PROFIBUS 通信でも問題が発生する可能性がある 2 PROFIBUS はパワフルで信頼性のある通信システムとして知られておりすでに多くの実例で証明されているしかし少し考えるとシステムがスタートした後またはスタートするまで... 機械的なまたは設置によるあるいはシステム設定などによって問題が起きる可能性はある 1

2 PROFIBUS 通信で問題が発生する可能性があるところ 3 6 C P U 5 P B M PLC Slave Bus 4 PB module 3 P B S IO module 2 Sensor 問題のタイプ - 通信は OK データも OK (6) => プログラムのバグ - 通信障害データの送信は OK (5,4,3) => 通信バスの問題 - 通信は OK, データが間違い (2,1) => スレーブの I/O の問題 1 通信トラブルのタイプ 4 コンフィグレーションデータパラメータ問題バスのタイミングプロトコル問題 ( メッセージレベル ) デバイスの故障終端抵抗の有無ケーブルの不正取り扱いケーブルタイプの間違い伝送問題 ( 物理レベル ) 効果的なトラブルシューティングには専用のツールを使うことが必須 2

3 通信トラブルのタイプ 5 コンフィグレーションデータパラメータ問題バスのタイミングプロトコル問題 ( メッセージレベル ) デバイスの故障終端抵抗の有無ケーブルの不正取り扱いケーブルタイプの間違い伝送問題 ( 物理レベル ) 効果的なトラブルシューティングには専用のツールを使うことが必須 PROFIBUS ISO Model 6 Profiles Layer 7 PROFIDrive V 2.0 PROFI safe HART on PROFIBUS PROFIBUS Redundancy PROFIDrive PA V 3.0 MPI FMS DP-V0 DP-V1 DP-V2 Layer 3 to 6 not implemented Layer 2 Layer 1 RS-485 PROFIBUS FDL RS-485-IS RS 485 Ex i IEC (Low Speed) Fibre Optics 3

4 PROFIBUS 物理層伝送技術 7 RS-485 レイアウト : 媒体終端抵抗ありスタブライン < 0.3 m シールドつきツイストペア線ステーション数 max. 32 ( リピータなし ), 127 ( リピータ使用 ) ボーレート 9.6 K, 19.2 K, 31,25, 45,45, (up to 1200 m*) K, K (up to 1000 m*) 500 K (up to 400 m*) 1,5 M (up to 200 m*) 3M, 6 M, 12 M (up to 100 m*) 通信ビット 1 スタートビット, 8 データビット, 1 パリティビット, 1 ストップビットコーディング NRZ * 上記のデータはケーブルタイプ A に対応したもの PROFIBUS 物理層ライントポロジースター結線なしスタブラインは避ける 8 M Rt S S S S S Rt スタブラインは基本的に使用しない! 4

5 PROFIBUS 物理層 DSUB-9 ピンコネクタでの終端 9 Vp = 5 Volts (6) RxD/ TxD-P (3) Ru =390 Ohm ± 2% ¼ W B ( 赤 ) RxD/ TxD-N (8) Rt =220 Ohm ± 2% ¼ W A ( 緑 ) Rd =390 Ohm ± 2% ¼ W GND (5) デバイス PROFIBUS コネクタ PROFIBUS ケーブル EIA-485 データバイトの伝送 10 Start 0 Data ParityStop Transmission of Station Address 5

6 PROFIBUS メッセージの伝送 11 12MBaud, 100m, PROFIBUS ケーブル, 終端抵抗付け忘れ PROFIBUS 物理層電圧レベル 12 6

PROFIBUS ケーブルテスターオーバービュー 13 診断コンセプトバス上の電圧パターンをサンプリングオンライン電圧診断エラーチェック, ステーションにデータ送信オフライン : さまざまな測定データのまとめと評価 (stored in file) 追加機能 : オシロスコープ使用時にトリガ出力

7 PROFIBUS ケーブルテスターオーバービュー 13 診断コンセプトバス上の電圧パターンをサンプリングオンライン電圧診断エラーチェック, ステーションにデータ送信オフライン : さまざまな測定データのまとめと評価 (stored in file) 追加機能 : オシロスコープ使用時にトリガ出力 (DSO) PROFIBUS ケーブルテスター基本機能 14 U D (t) t x U (t,n,x) 1 2 t c x - バス上の現在の電圧を瞬時に測定 - 存在するステーションとの相関関係をチェック => 電圧レベルの指定ステーション => 特定のステーションの信号の品質に関するコメント 7

missing at Station #71 (final Slave) 16 注記

通信がうまくいっていないよう思えるエラーを起こしているステーション ( スレーブ

8 PROFIBUS ケーブルテスター記録 15 継続的な測定 - 時間インターバルを指定して特定のステーションの電圧レベルを測定 - 測定値をファイルに格納 - 他のステーションのデータと比較も可能 => トランシーバのハードとバスラインのチェックに使用 Termination missing at Station #71 (final Slave) 16 注記 : PB-T3 を問題の発生している場所 ( スレーブ 71) に近づけるほど通信がうまくいっていないよう思えるエラーを起こしているステーション ( スレーブ 71) の信号レベルは良好かもしれないステーション 51 の場所からステーション 2 を詳しく観測すると反射による信号のゆがみを認識できた 8

9 PROFIBUS ケーブルテスター詳細なステーション解析 17 トポロジースキャン 18 9

10 PROFIBUS ケーブルテスター PBT-3 19 もう一つの機能 : レポート作成通信トラブルのタイプ 20 コンフィグレーションデータパラメータ問題バスのタイミングプロトコル問題 ( メッセージレベル ) デバイスの故障終端抵抗の有無ケーブルの不正取り扱いケーブルタイプの間違い伝送問題 ( 物理レベル ) 効果的なトラブルシューティングには専用のツールを使うことが必須 10

11 PROFIBUS ISO Model 21 Profiles Layer 7 PROFIDrive V 2.0 PROFI safe HART on PROFIBUS PROFIBUS PA Redundancy PROFIDrive V 3.0 MPI FMS DP-V0 DP-V1 DP-V2 Layer 3 to 6 not implemented Layer 2 PROFIBUS FDL Layer 1 RS-485 RS-485-IS RS 485 Ex i IEC (Low Speed) Fibre Optics PROFIBUS FDL バスアクセス 22 アクティブステーション (masters) パッシブステーション (slaves) 11

12 PROFIBUS DP のデータ交換メッセージサイクル 23 Outputdata Data_Exchange.req Inputdata Data_Exchange.res decentralized I/O PROFIBUS DP のデータ交換ポーリングサイクル 24 Outputdata Data_Exchange.req Inputdata Data_Exchange.res I/O module #1 Outputdata Data_Exchange.req Inputdata Data_Exchange.res I/O module #2 Outputdata Data_Exchange.req Inputdata Data_Exchange.res I/O module #1 12

13 PROFIBUS DP のデータ交換診断サイクル 25 スレーブがトラブルを知らせたいときはマスターがプロセスデータでなく診断データを取ってくる Slave_Diag.req Master Diagnostic data Slave_Diag.res Slave station 診断サイクルはメッセージサイクルとは別に実行される次のトラブルが伝送される - 通信のトラブル - デバイス内のトラブル ( ステーション / モジュール / チャネル関連 ) PROFIBUS DP のデータ交換マスタースレーブ通信の初期化 26 ステーションの現状をチェックステーションが存在するか? Slave_Diag スレーブタイプ特有のパラメータセット等 Set_Prm 期待される入出力データ長 Chk_Cfg スレーブはマスターの設定との差異を報告すべて OK? Slave_Diag y Data_Exchange n 13

14 PROFIBUS DP によるデータ交換単一マスターシステム 27 単一マスターがアクティブ短い通信周期 slaves PROFIBUS-DP M Sensor Sensor Drive Actuator Sensor M Drive T Transducer bus check Protocol Analyzer を用いてすばやく通信トラブルを解決する 28 PROFIBUS プロトコルアナライザの基本機能 : バス上を流れる見えない情報を提供できるようにする ( ステーション番号なし ) オンライン / オフライン解析オンライン解析 : 自動ボーレート検出動作しているステーションをスキャンし状態をチェックする通信の品質の基本チェックバス上のデータの移動を監視オフライン解析 : 通信データをテキストデータに変換フィルターリング (e.g. ステーションアドレスデータ等による ) バスの時間パラメータの検出 ( 反応時間周期時間等 ) 14

関連メッセージを強調しトラブルの解決が容易にできる bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 30 すべてのメッセージを詳細に解析できる Bus check

15 bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 29 初心者も簡単にまた短時間で通信の問題を解決 Bus check のの高機能フレキシブルなフィルターとトリガ機能により収集した記録から問題の部分を絞り込み可能良く発生するエラーについては事前定義がされているメッセージが色で識別できるので関連メッセージを強調しトラブルの解決が容易にできる bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 30 すべてのメッセージを詳細に解析できる Bus check バス上に流れるすべてのメッセージを記録 - すべてのメッセージにタイムスタンプ付け - メッセージをテキスト形式で表示タイムスタンプにより不正なバスパラメータを明示テキスト形式で表示するため間違ったスレーブ定義とかエラー原因をすぐに表示 15

スレーブのコンフィギュレーションデータなどデータ交換時にも不変なもの動的パラメータとは反応時間などのデータでありデータ交換時 j に変化する可能性があるもの

16 bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 31 すべてのステーションを詳細にかつ分かりやすく表示 Bus check ステーションパフォーマンスの静的及び動的パラメータを決定 - 全ステーションの診断記録を保存静的パラメータとはスレーブのコンフィギュレーションデータなどデータ交換時にも不変なもの動的パラメータとは反応時間などのデータでありデータ交換時 j に変化する可能性があるもの bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 32 通信の信頼性をオンラインで検査 Bus check 診断メッセージと再送メッセージの自動検出とカウント診断メッセージはスレーブの問題を表示再送メッセージは伝送の問題を表示 16

bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 33 稼動ネットワークの状態を簡単にかつエクスプローラ形式で表示 Bus

ok/data_exchange 赤 : station failed - ネットワークのパフォーマンスを計算黄色 :

LED が USB PROFIBUS MBP の状態表示 MBP (PROFIBUS-PA) に BC 450 PB

17 bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 33 稼動ネットワークの状態を簡単にかつエクスプローラ形式で表示 Bus check 収集したメッセージから稼動しているステーションを抜き出し - 各ステーションの状態を表示緑 : ok/data_exchange 赤 : station failed - ネットワークのパフォーマンスを計算黄色 : intermittent problems; 新製品 : USB インタフェース ( プローブ ) 34 容易な設置容易な操作 LED が USB PROFIBUS MBP の状態表示 MBP (PROFIBUS-PA) に BC 450 PB によるインタフェース堅牢なアルミニウムハウジング FPGA を使った特殊な PROFIBUS レシーバ USB 接続口 ( 電源も供給 ) (< 200 ma) 外部トリガの入力出力 17

18 製品一式 35 T アダプタケーブル USB ケーブル CD と説明資料プローブ bus check PROFIBUS プロトコルアナライザ 36 仕様 - 直感的なユーザインタフェースとエキスパートの知識をベースに簡単操作を実現 - DP と PA 両方のネットワークに対応 MBP(PA) インタフェースが付属 - USB による簡単接続 - 完全に受動的で稼動システムに影響なし -- 先進的な診断モード : - 簡単に分かる交通信号ライクなチェック機能 - 記録を含めて通信状態のモニタリング - PROFIBUS のチューニングについてプロトコル時間の統計 - 理解しやすいエラー検知と統計 - 80 以上のさまざまな情報がスレーブごとに提供 - さまざまなエラーに対応してフィルタとトリガの事前定義が可能あらゆるレベルのチェックを可能にするフレキシブルなオプション - 収集したデータはプリント可能 18

19 まとめ 37 通信の問題は以下の 2 つの理由から発生する : - 伝送技術 - ステーションコンフィギュレーションこれらは専用のツールを用いることで早くしかも分かりやすく問題を解決できる bus check と cable tester この 2 つのツールを使って - 発生したトラブルを早期にしかも効率的に検知 - 的を絞った解決 - 最小のダウンタイム時間 Softing 産業用通信のパートナー 38 Softing は産業用通信のあらゆる領域で貴社の強力なパートナーとなります - 製品 ( インタフェース, ゲートウェイ, OPC サーバ ) - ツール ( コミッショニング, ネットワーク解析 ) - サービス ( コンサルタント, トラブルシューティング ) Softing の製品と経験を信頼ください PROFIBUS の導入と同時にトラブルゼロをお約束します 19

20 39 Thanks for your attention 注意 : 本プレゼンテーション資料は Softing 社より提供された英文資料を日本プロフィバス協会が日本語に翻訳したものです翻訳の正確さについて日本プロフィバス協会は責任を持ちませんしたがって技術データなどについて最終確認は Softing 社にお願いします 20

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