避坑指南！PROFINET十大常见错误有哪些？（上篇）

PROFINET 正逐渐成为各种行业的首选通信协议。作为当前基于以太网的最大联合通信协议，它终将超越 PROFIBUS，成为最受欢迎的标准网络，特别是在过程自动化等关键应用中。因此，深入了解 PROFINET 变得越来越重要。

但是，如果您的公司最近已经过渡到 PROFINET，但您对 PROFIBUS 更加熟悉，该怎么办？或者您刚从工程学院毕业，正面临着防止计划外停机的压力？

别担心，我们能够助您一臂之力。在二十多年的时间里，Anybus 诊断遇到了许多现场技术人员，他们不知道设置和维护 PROFINET 网络的最佳方式。

本期专题文章，旨在解决 PROFINET 工程师最常犯的错误。我们的目标是为您提供有价值的见解和实用的解决方案，帮助您建立一个健康、可靠的网络。

希望您能从中有所收获！

错误 1：未储备必要的备件

像优秀侦察兵一样，时刻做好准备

虽然不像 PROFIBUS 存在那么多的硬件问题，但 PROFINET 经常在工厂和车间等恶劣环境中运行，更容易受到连接器损坏等物理层问题的影响。

为确保平稳运行，您必须储备必要的备件，包括：

• 连接器
• 电缆
• 接地夹
• EtherMIRROR
• PLC 卡
• 交换机
• 阀

PROFINET 网络会不时发生物理故障，您肯定不希望被搞得措手不及。

轻松排除故障

您还应该准备一些故障排除工具作为备用，因为 PROFINET 网络可能与 PROFIBUS 网络一样，会遇到诸多连接问题。

拥有一台专门用于评估工业网络健康状况并发现任何故障的设备，对于网络工程师来说必不可少。

必备工具

市场有各种便利的故障排除工具，但您至少应该拥有以下工具：

• ROFINET 诊断工具
• EtherTAP 和 USB 电缆
• 调试向导
• 网络映射工具
• 报告装置

能够在网络出现问题时进行故障排除，这是最大限度减少甚至防止停机的最佳方法。再加上拥有良好的备件储备，这些必要备件的成本将远远低于停机成本。

真实案例

一家每周 5 天、每天 21 小时营业的屠宰场收到了其 PROFINET 网络出现问题的警报。显然，一个阀站出现了故障。一名支持工程师上门服务，发现一个损坏的 PLC 卡需要更换。修起来很简单，您一定会这样想。

不幸的是，屠宰场没有库存的备用 PLC 卡，所以不得不派一名工作人员紧急出差去取新的 PLC 卡。处理造成的总停机时间为 8 小时，每小时成本为 78,000 美元。如果库存中有备用 PLC 卡，大约两个小时就能解决问题。这将为他们节省 46.8 万美元。心痛！

错误 2：不维护已占用和可用 IP 地址列表

排除双重故障

每次将新设备添加到 PROFINET 网络时，务必要分配唯一的空闲 IP 地址，防止 IP 地址重复。

避免 IP 地址重复至关重要，因为当同一网络上的多台设备共享同一 IP 地址时，会发生冲突，导致混乱和潜在的网络中断。在这种情况下，可能会造成设备脱机，甚至导致整个网络停机。

了解地址系统

重复 IP 地址是如何出现的？现场技术人员经常有一个误解，PROFINET 不使用传输控制协议/以太网协议（TCP/IP）。因此，他们可能会忽略将同一地址分配给多个通信目的地而造成的后果。

但是，当传输非时间关键数据时（通常是在配置、参数化和诊断过程中），PROFINET 网络中使用的确实是 TCP/IP。

避免双重麻烦

为每个网络创建和维护所有已占用和可用 IP 地址的列表，可以确保没有两台设备共享同一个 IP 地址。您还可以更轻松地快速访问诊断信息。

如今，许多 PROFINET 网络都具有提供诊断数据的嵌入式 Web 服务器。要有效地监控网络，您需要知道网络中每台设备的 IP 地址。

流程自动化

没有 IP 地址列表，而您的网络又很庞大？不用担心。一些诊断平台（如 Osiris）可以为您完成这些繁重的工作。这些诊断平台将检测您网络上的每台设备和每个 IP 地址，并创建一个列表，您可以导出该列表作为记录。

真实案例

一家汽车厂在发现其 PROFINET 网络出现故障后，花了两天时间更换电缆和连接器，但却无济 于事。

他们最终认输，打电话叫来了支持工程师，工程师插上了 Mercury 诊断平板电脑，只用一分钟就发现了问题。

原来是一台新安装的设备被分配了重复的 IP 地址。一旦设备获得新的 IP 地址，就会重新启动并 运行。

如果工厂记录了已分配 IP 地址的列表该多好。

错误 3：忽视 PROFINET 设计、安装和调试指南

PROFINET 不是 PROFIBUS

虽然显而易见，但还是要强调一下：PROFINET 不是 PROFIBUS。因此，在安装 PROFINET 网络时，不能应用 PROFIBUS 规则。

然而，一些现场技术人员刚好犯了这样的错误，他们误认为，两种协议具有共同的来源和相同的应用，所以也能以相同方式安装。

串行与以太网的区别

PROFIBUS 是基于串行通信的经典自动化协议，而 PROFINET 则是基于工业以太网的新型协议。在设置网络时，这一关键区别会导致各种差异。

拓扑不同，物理接口、传输速率、周期时间、网络负载和电缆长度也不同。

遵循指南

在设置过程中遵循 PROFINET 指南可确保从一开始就拥有强大的网络。您将能够获得以下优势（还有其他优势）：

• 以最适合您的设备及其功能的方式组织网络拓扑
• 测量和规划实时和非实时网络负载
• 正确安装电缆和连接器
• 正确分配 IP 地址和设备名称
• 根据其 PROFINET GSD（GSDML）文件配置实时 IO 设备

遵循这些指南，您可以确保从一开始就成功安装，进而最大限度地降低设备问题和网络故障的风险。请务必阅读这些指南，您（和您的老板）会很高兴您这样做。

真实案例

在调试新安装的 PROFIBUS 网络时，制造商遇到了重复的网络故障。然而安装人员（他们更熟悉 PROFIBUS）无法理解网络出现故障的原因。

几个小时后，他们发现问题是有一根电缆的信号丢失。困惑之际，他们查阅了安装指南，发现电缆太长了（200 米）。PROFIBUS 网络电缆的最大长度取决于波特率。传输速度越高，每个网段的电缆长度则应越短。因此，如果波特率为 1.5Mbps，则可以使用 200 米的电缆。

但对于 PROFINET，使用铜缆时，两个通信端点之间的最大距离仅为 100 米。

安装人员不得不将电缆取出，更换为两根较短的电缆并增加了一个交换机，这浪费了大量宝贵的时间。

错误 4：认为官方 PROFINET 电缆是浪费钱

识别虚假的省钱方式

在整个 PROFINET 网络中使用标准以太网电缆可能很诱人。毕竟，这种电缆比官方 PROFINET 电缆便宜，而且您可能已经有一些库存。

但从长远来看，这会让您付出更多的代价。为什么？因为标准以太网电缆无法充分保护您的网络免受电磁干扰（EMI）。

更多保护，更少担心

PROFINET 电缆专门设计有屏蔽体和护套，可保护铜线免受电磁干扰。与基础电缆相比，PROFINET 电缆的每英寸绞数更多，这有助于消除串扰，而且柔韧性更强，因此弯曲半径更窄。

这种柔性对于移动应用或者需要连续弯曲的应用来说至关重要。重复移动或永久弯曲最终会扭曲并损坏标准电缆，从而导致网络瘫痪。

考虑应用环境

这是否意味着您在所有情况下都需要 PROFINET 电缆？并非如此。在电子应力最小的办公环境中，您可以使用标准以太网电缆。

然而，在车间或厂房等恶劣环境中，网络稳定性可能会受到 EMI、机械应力、灰尘、极端温度和振动等因素的影响，因此必须使用 PROFINET 电缆。

您知道吗？

与标准以太网电缆一样，ROFINET 电缆可确保正确的信号阻抗，这意味着 ROFINET 电缆可根据信号频率调整电流电阻。

然而，PROFINET 电缆专为固定或动态柔性自动化应用而设计，因此是工业以太网设置的理想 选择。

还是不相信？比方说：想象一下，您经常在山上远足，因此买了一件防水夹克，却发现自己在倾盆大雨中浑身湿透。

最后，您叫了一辆出租车来接您回家换一身干净的衣服。防水夹克被证明是一种虚假的省钱方式。相反，购买一件更昂贵的特制防水夹克才是更明智的选择。

错误 5：将电力电缆与 PROFINET 电缆捆绑在一起

严重干扰

如果将电力电缆与数据电缆捆绑在一起，电力电缆可能会影响数据电缆的性能。因为流经电力电缆的电流的磁场相比之下要大得多，很容易干扰数据电缆的信号。

把电缆绕成圈或紧紧地绑起来只会让事情变得更糟。

线缆隔离策略

为了保护您的 PROFINET 电缆免受电力电缆的干扰，您需要将它们分开。220 伏或更高电压的无屏蔽电力电缆的标准间隔距离为 20 厘米。

但您可以使用桥架、托架或机架来缩短这一距离。它们的材料各不相同，但请注意，它们并非都提供相同级别的保护。

钢与铝

例如，封闭式导管中的铝制防护罩可降低 220 伏电源电缆和 PROFINET 电缆之间的辐射，因此只需 10 厘米的间隔。

钢制防护罩可提供更好的防辐射保护，只需 5 厘米的间隔即可。

真实案例

在调试一家垃圾发电厂的 PROFINET 网络时，一位工程师注意到电力电缆与数据电缆之间没有间隔。

他意识到，由此产生的电磁干扰非常严重，会导致整个网络 崩溃。

他命令为整个布线系统安装钢桥，调试阶段得以继续。

最终成功化解了危机。我们都知道，时间就是金钱。