PROFINET工業網絡的故障診斷

吳永輝，曹 琦

（龍巖煙草工業有限責任公司，龍巖 364000）

1 PROFINET工業網概述

PROFINET是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準，PROFINET網絡具有開放性、實時性、靈活性、高效率和高性能的特性，可以直接連接現場設備，支持分布的自動化控制方式，可在各種平臺上進行快速進行的數據交換，為制造業和過程工業提供高效的解決方案，因此得到了廣泛的發展。PROFINET網絡在現代工業控制中發揮著重要的作業，因此一旦網絡發生故障，將帶來巨大的經濟損失和安全隱患。

2 Profinet常見的故障類型

2.1 物理層故障

物理層位于OSI模型中最底層，為傳輸數據提供所需要的物理鏈路，主要由傳輸介質和鏈接器等組成，因此具有機械特性和電氣特性。PROFINET傳輸介質通常采用雙絞線和光纖。物理層故障主要包括通信介質斷開、硬件故障、網絡拓撲圖混亂、網絡布線不規范、外界干擾強磁等影響，其中介質斷開和插頭接觸不良是最常見的故障。

2.2 網絡層和傳輸層故障

網絡層和傳輸層分別位于OSI模型中第三層和第四層，也是容易引起網絡故障，通常故障主要包括IP地址沖突、IP地址配置錯誤、路由錯誤、丟包、錯誤數據幀及報文、設備過載、網絡端口設置錯誤、設備固件版本不兼容等組成。

2.3 應用層

PROFINET網絡故障主要體現在硬件組態錯誤、DHCP錯誤、DNS錯誤等。

3 Profinet的故障診斷方法

遇到Profinet網絡故障時，首先要識別網絡故障現象，對故障現象進行詳細的分析，列舉可能引起故障的原因，常用的故障診斷方法有一下幾種：

3.1 查看設備硬件狀態指示燈

通常硬件生產廠商對一些常見的故障會通過設備狀態指示燈的直觀地顯示出來，通過判斷LED的顏色、閃爍頻次，就能夠快速準確的判斷出當前的故障類型。如西門子SCALANCE系列交換機大部分自帶LED診斷，常見LED診斷包括F、L1、L2、P、RM等指示燈，通過LED可以快速診斷當前電源、鏈路狀態、數據通訊、和信號觸點狀態；

3.2 網線測試儀

在工程施工布線中，最常使用的工具就是網絡測線儀，借助該工具可快速判斷雙絞線中的八根芯線的連通性，對每根線進行測試，快速判斷出網絡布線是否存在斷線問題。

更高端的網線測試儀如福祿克FLuke DSX-5000可以獲取更多的通信電纜信息，如電纜長度、信號衰減情況、信號干擾情況等，還可快速顯示雙絞線布線圖。

3.3 通過PING命令

PING全稱Packet Internet Groper，是因特網包探索器，為Windows、Unix和Linux系統采用命令，基于TCP/IP通信協議，是端對端連通，PING發送一個ICMP因特網信報控制協議，目標地址接收到后會發回回聲請求（ICMP回聲應答），主要用于檢查網絡是否通暢或者網絡連接速度的命令，簡易快速地幫助我們分析和判定網絡故障。

3.4 通過設備的管理軟件診斷

通常的管理型的PROFINET網絡設備如西門子SCALANCE X300 X400系列都自帶管理功能，直接輸入配置的ip地址通過直接web瀏覽器訪問。通過一個標準瀏覽器，即可讀取設備運行狀態、固件版本號、調整組態與診斷設置、網絡鏈接統計信息、訪問系統日志文件。

3.5 SNMP標準判斷

簡單網絡管理協議（SNMP），也是基于TCP/IP協議，是在IP網絡中管理網絡節點的標準協議，由一組網絡管理的標準組成，包含應用層協議、數據庫模型和資源對象，支持網絡管理系統，用以監測連接到網絡上的設備，能提高網絡管理效能，及時發現并解決網絡問題。還可通過SNMP接收網絡節點的通知消息以及告警事件報告等來獲知網絡出現的問題。

在一個集控系統中，可通過OPC通信實時監控帶有SNMP的交換機如西門子SCALANCE X-300和SCALANCE X-400型交換機。首先要對交換機通過Step7進行SNMP、OPC組態，通過配置SNMP變量來監測設備運行狀況。SNMP變量可以通過導入交換機的MIB文件獲得，其中mgmt的信息全部為標準的SNMP信息。當設備出現故障時，出錯報文（SNMP陷阱）通過SNMP反饋并被發現，通過上位集控系統或者或電子郵件發給指定的網絡管理員。

3.6 專業網絡診斷系統

目前市場上有專門針對PROFINET工業網的專業網絡診斷系統，如西門子PROFINET網絡調試和診斷工具。這些工具可以具有更友好的顯示界面、快速的部署設置，可以提供完整的網絡信息，可實現24小時在線監控，預防工業生產中高成本的突發性停機，并且可以記錄故障數據，發出報警。

4 結束語

總之，隨著PROFINET工業網的廣泛使用，PROFINET工業網絡的故障診斷是未來重要的一個主題。工業網故障診斷技術近年來也不斷發展，成為研究的重要課題，只有針對故障類型選擇合適的方法，才能準確的排除故障，保證設備的正常運行。