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工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信越來(lái)越普遍。大多數(shù)的使用者都只是停留在對(duì)PROFINET網(wǎng)絡(luò)會(huì)使用狀況，而對(duì)于PROFINET底層的工作機(jī)制卻知之甚少。

隨著PROFINET設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)量越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比起以前來(lái)說(shuō)也越來(lái)越大，越來(lái)越復(fù)雜。很多用戶在使用的過(guò)程中由于使用不當(dāng)造成了這樣那樣的問(wèn)題。下面我將給大家介紹一個(gè)由于使用不當(dāng)造成網(wǎng)絡(luò)故障的案例。

某煙廠在制絲車(chē)間的控制網(wǎng)絡(luò)使用的是PROFINET的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)反映PROFINET控制網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷的故障現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D1所示。

圖1、制絲車(chē)間PROFNET的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

從上圖1可以看到S7-400的PLC連接到了SCLANCE XM414的交換，然后SCLANCE XM414的交換機(jī)再次級(jí)聯(lián)X200的交換機(jī)，再由X200的交換機(jī)去連接分布式IO站；有的二次級(jí)聯(lián)X200交換機(jī)后連接分布式IO站。且在有的分支線上的終端連接有S7-300PLC。圖2為圖1放大圖的部分。  

圖2、拓?fù)鋱D的部分放大圖

 在連接S7-400與SCALANCE XM414的網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)抓包分析，可以看到通過(guò)此線路既有PNIO的通信數(shù)據(jù)包也有S7的通信數(shù)據(jù)包，且在一些時(shí)刻PNIO的通信的頻繁程度與S7通信的頻繁程度差不多，如下圖3所示。

 圖3、PLC下連網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)抓包情況

對(duì)圖3中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，如下圖4所示。從圖4可以看出有時(shí)S7的通信負(fù)載高于PNIO的通信負(fù)載。

圖4、S7通信負(fù)載高于PNIO的通信負(fù)載的情況

當(dāng)圖4的情況發(fā)生且持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)，就會(huì)造成當(dāng)PNIO的數(shù)據(jù)和S7通信的數(shù)據(jù)都到達(dá)SCALANCE XM414的時(shí)候，XM400交換機(jī)把PNIO數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)由6變?yōu)榱?，也就是PNIO的數(shù)據(jù)不具有了優(yōu)先級(jí)。此時(shí)當(dāng)有大量的S7通信的數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)就會(huì)造成PNIO的通信延遲。這樣就會(huì)造成PNIO掉站的故障。

所以XM400的交換機(jī)雖然價(jià)格高，但它主要用于骨干網(wǎng)的交換機(jī)而不是是用于PNIO通信鏈路上的交換機(jī)。所以不能把XM400的交換機(jī)級(jí)聯(lián)在PNIO通信的鏈路中。對(duì)于PNIO的通信建議用PNIO的專(zhuān)用交換機(jī)X200系列交換機(jī)，X200交換機(jī)可以保證PNIO的優(yōu)先級(jí)出入X200交換機(jī)時(shí)不變。而此案例的特殊之處在于由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不合理導(dǎo)致了S7通信與PNIO的通信共用邏輯鏈路且當(dāng)通信量大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)PNIO通信故障的現(xiàn)象。