So messen Sie PROFIBUS-Fehler mit einem Multimeter
Wenn Sie weder über ein Handmessgerät noch über ein Oszilloskop verfügen, können Sie mit einem Multimeter einige grundlegende Tests durchführen, z. B. die Prüfung von PROFIBUS-Kabeln, Busanschlüssen und Schleifenimpedanz. Diese Tests können zwar keine 100 % genauen Werte liefern, aber sie können einen groben Anhaltspunkt liefern. Gleichzeitig müssen diese Messungen auch die folgenden Voraussetzungen erfüllen:
(1) Im gesamten Segment müssen die gleichen Komponenten (PROFIBUS-Kabel und -Stecker) verwendet werden, PROFIBUS-Komponenten dürfen nicht angeschlossen werden und PROFIBUS-Kabel müssen getrennt sein. Ein Kabelbruch lässt sich durch Messen der Spannung zwischen dem Schirm und den beiden Datenleitungen feststellen.
(2) Alle Abschlusswiderstände müssen abgeklemmt werden. Wenn im System fest angeschlossene PROFIBUS-Komponenten wie z. B. Repeater vorhanden sind, müssen diese Komponenten abgeklemmt werden. Jedes Segment muss separat gemessen werden.
Durch die Messung mit einem Multimeter lassen sich folgende Fehler finden und lokalisieren:
● Einfache Datenleitungs-„Inversion“
●Eine der beiden Datenleitungen ist unterbrochen
●Kabelschirmklemme
●Kurzschluss zwischen zwei Datenleitungen
●Kurzschluss zwischen Datenleitung und Kabelschirm
1) Messen Sie die Schleifenimpedanz
Bestimmen Sie die Schleifenimpedanz, indem Sie die Impedanz zwischen den beiden Adern des PROFIBUS-Kabels messen. Die Impedanz des Kerns hängt von der Kabelkonstruktion ab und ist auch temperaturabhängig. Die spezifische Kabelimpedanz wird normalerweise in Ohm pro km (Ohm) bei einer bestimmten Temperatur angegeben. Sie entspricht der Schleifenimpedanz eines 1 km langen PROFIBUS-Kabels. Typische Werte für PROFIBUS RS 485-Kabel Typ A sind 110Ohm/km Schleifenimpedanz bei 20ºC. Bei Spezialkabeln, z. B. hochflexiblen Kabeln, kann jedoch von diesem Wert abgewichen werden. Bei einer Temperaturerhöhung um 1ºC erhöht sich die Kabelimpedanz um 0,4 %. Die Messung der Kabelschleifenimpedanz ist relativ einfach.
An einem Ende des PROFIBUS-Kabels müssen Datenader A und Datenader B kurzgeschlossen (bzw. überbrückt) werden. Messen Sie dann am anderen Ende des Kabels die Schleifenimpedanz zwischen den beiden Adern. Den spezifischen Schleifenwiderstand (Ohm/km) des verwendeten Kabels finden Sie im Datenblatt des PROFIBUS-Kabelherstellers. Bei kurzen Kabeln (weniger als 50m) kann die Schleifenimpedanz 0 betragen. Die Länge dieses Kabelsegments kann anhand dieser spezifischen Schleifenimpedanz bewertet werden:
Länge (km)=gemessene Schleifenimpedanz (Ohm)/spezifische Schleifenimpedanz (Ohm/km):
Die Kabelschleifenimpedanz kann auch anhand der Kabellänge ermittelt werden:
Schleifenimpedanz, Rloop (Ohm)=Kabellänge (km) × spezifische Schleifenimpedanz (Ohm/km)
2) PROFIBUS-Kabel und Busstecker testen
Vor Beginn des Tests müssen alle Stationen von den Kabeln getrennt und alle Abschlusswiderstände ausgeschaltet oder getrennt werden. Die unten beschriebenen fünf Schritte sollten an jedem PROFIBUS-Segment durchgeführt werden. Schritt 1 Überprüfen Sie, dass das Kabel keine Spannung vom Stromabschlusswiderstand hat; Schritt 2 Überprüfen Sie, ob zwischen den Kabeldrähten Kurzschlüsse vorliegen; Für die Schritte 3 und 4 führen Sie einen Kurzschluss zwischen den ausgewählten Pins im 1. Stecker durch und nehmen Sie diese Messungen an jedem der verbleibenden Stecker vor. Wenn Sie feststellen, dass ein an einem Stecker eingeführter Kurzschluss fehlschlägt, ist dies ein Hinweis darauf, dass das Kabel defekt oder falsch angeschlossen ist. Die Schritte 1 bis 4 müssen beim Messen des Kabels in der richtigen Reihenfolge durchgeführt werden, um ausreichend zu überprüfen, dass das Kabel frei von Routingfehlern ist. Schritt 5 dient zum Überprüfen der Länge dieses Kabels, indem am ersten Stecker ein Kurzschluss zwischen den Drähten A und B eingeführt und am letzten Stecker die Schleifenimpedanz gemessen wird.
●Schritt 1
Überprüfen Sie mithilfe des niedrigen Gleichspannungsbereichs Ihres Multimeters, ob die Spannung zwischen der Abschirmung und den Anschlussstiften A und B 0 beträgt. Wenn Sie Spannung sehen, ist das Kabel entweder nicht von allen Geräten getrennt oder noch an einen stromführenden Abschlusswiderstand angeschlossen.
●Schritt 2
Messen Sie die Impedanz zwischen den Anschlussstiften an jedem Anschluss. Wenn die gemessene Impedanz unendlich ist (Fehler), deutet dies auf einen Kurzschluss hin oder es liegt ein Abschlusswiderstand vor. Um eine Messung durchführen zu können, muss die Kabelschleifenimpedanz Rloop ausgewertet werden. Dies kann wie zuvor beschrieben erfolgen. Das Auffinden eines Kurzschlusses in einem PROFIBUS-Kabel kann schwierig sein, da ein Fehler in nur einem Anschluss das gesamte Kabel kurzschließt. Eine Lösung besteht darin, Teile des Kabels zu isolieren, bis der Kurzschluss verschwindet. Es muss jedoch beachtet werden, dass der angeschlossene Abschlusswiderstand eine Impedanz von 220 Ω zwischen Leitung A und Leitung B einführt. Fahren Sie nur mit Schritt 3 fort, wenn keine Kurzschlüsse gefunden werden und alle Abschlusswiderstände getrennt sind.
●Schritt 3
Der Test muss durchgeführt werden, indem ein Kurzschluss zwischen Pin 8 (Kabel A) und der Abschirmung am ersten Anschluss des zu testenden Segments hergestellt wird. Im ersten Anschluss wird der Kurzschluss durch eine Verbindung von Pin 8 zur Abschirmung hergestellt. Führen Sie diese Messungen dann an jedem anderen Anschluss durch.
●Schritt 4
Bei der Messung muss zwischen Pin 3 (Leitung B) am ersten Anschluss des zu testenden Segments und der Abschirmung ein Kurzschluss hergestellt werden. Im ersten Anschluss wird der Kurzschluss durch eine Verbindung von Pin 3 zur Abschirmung hergestellt. Führen Sie diese Messungen dann an jedem anderen Anschluss durch.
