Multimetermessung von PROFIBUS-Fehlern
Wenn kein Handmessgerät und kein Oszilloskop zur Verfügung stehen, können mit einem Multimeter einige grundlegende Tests wie PROFIBUS-Kabel-, Busstecker- und Schleifenimpedanztests durchgeführt werden. Diese Tests liefern keine 100 % genauen Werte, geben aber einen groben Anhaltspunkt. Außerdem müssen diese Messungen die folgenden Voraussetzungen erfüllen:
(1) Im gesamten Segment müssen die gleichen Komponenten (PROFIBUS-Kabel und -Stecker) verwendet werden, PROFIBUS-Komponenten dürfen nicht angeschlossen sein und das PROFIBUS-Kabel muss abgeklemmt sein. Ob das Kabel abgeklemmt ist, lässt sich durch Messen der Spannung zwischen der Abschirmung und den beiden Datenleitungen feststellen.
(2) Alle Abschlusswiderstände müssen abgeklemmt werden. Wenn in diesem System fest angeschlossene PROFIBUS-Komponenten, wie z. B. Repeater, vorhanden sind, müssen diese abgeklemmt werden. Jedes Segment muss separat gemessen werden.
Durch Messungen mit einem Multimeter können folgende Fehler erkannt und lokalisiert werden:
● Einfach „invertierte“ Datenleitungen
● Unterbrechung einer der beiden Datenleitungen
●Kabelschirmabschluss
●Kurzschluss zwischen zwei Datenleitungen
●Kurzschluss zwischen den Datenleitungen und der Kabelabschirmung
1) Messen der Schleifenimpedanz
Die Schleifenimpedanz wird durch Messen der Impedanz zwischen den beiden Adern des PROFIBUS-Kabels ermittelt. Die Impedanz der Adern hängt vom Kabelaufbau ab und ist zudem temperaturabhängig. Die spezifische Kabelimpedanz wird üblicherweise in Ohm pro km bei einer bestimmten Temperatur angegeben. Sie entspricht der Schleifenimpedanz eines 1 km langen PROFIBUS-Kabels. Typische Werte für PROFIBUS RS 485-Kabel Typ A haben eine Schleifenimpedanz von 110Ohm/km bei 20ºC. Bei Spezialkabeln, z. B. hochflexiblen Kabeln, kann dieser Wert jedoch abweichen. 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 Sie Datenader A und Datenader B kurzschließen (bzw. überbrücken). Messen Sie dann am anderen Ende des Kabels die Schleifenimpedanz zwischen den beiden Adern. Den spezifischen Schleifenwiderstand (Ohm/km) des verwendeten Kabels können Sie dem Datenblatt des PROFIBUS-Kabelherstellers entnehmen. Bei kurzen Kabeln (weniger als 50 m) kann die Schleifenimpedanz 0 betragen. Anhand dieser spezifischen Schleifenimpedanz lässt sich die Länge des Kabelsegments ermitteln:
Länge (km)=gemessene Schleifenimpedanz (Ohm) / spezifische Schleifenimpedanz (Ohm/km):
Die Kabelschleifenimpedanz kann auch anhand der Kenntnis der Kabellänge berechnet werden:
Schleifenimpedanz, Rloop (Ohm)=Kabellänge (km) x spezifische Schleifenimpedanz (Ohm/km)
2) Prüfung von PROFIBUS-Kabeln und Bussteckern
Vor Beginn des Tests müssen alle Stationen vom Kabel getrennt und alle Terminatoren ausgeschaltet oder getrennt werden. Die unten beschriebenen fünf Schritte sollten an jedem PROFIBUS-Segment durchgeführt werden. Schritt 1 prüft, ob das Kabel vom Versorgungsterminator spannungsfrei ist; Schritt 2 prüft, ob Kurzschlüsse zwischen den Kabeldrähten vorliegen; für die Schritte 3 und 4 führen Sie Kurzschlüsse zwischen ausgewählten Pins im ersten Anschluss ein und führen diese Messungen an jedem der verbleibenden Anschlüsse durch. Wenn festgestellt wird, dass der in einem der Anschlüsse eingeführte Kurzschluss fehlschlägt, ist dies ein Hinweis darauf, dass das Kabel defekt oder falsch angeschlossen ist. Die Schritte 1 bis 4 müssen bei der Messung des Kabels in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden, um ausreichend zu prüfen, dass das Kabel nicht falsch verdrahtet ist. Schritt 5 dient zur Überprüfung der Länge dieses Kabels, indem ein Kurzschluss zwischen den Drähten A und B am Anschluss 1 eingeführt und die Schleifenimpedanz am letzten Anschluss gemessen wird.
● Schritt 1
Überprüfen Sie mithilfe des niedrigen Gleichspannungsbereichs des Multimeters, ob die Spannung zwischen der Abschirmung und den Anschlussstiften A und B 0 beträgt. Wenn Spannung festgestellt wird, ist dieses 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 (ausgefallen), liegt ein Kurzschluss vor oder es wurde ein Abschlusswiderstand aktiviert. Um die Messung durchführen zu können, muss diese Kabelschleifenimpedanz Rloop ausgewertet werden. Dies kann wie zuvor beschrieben erfolgen. Es kann schwierig sein, einen Kurzschluss an einem PROFIBUS-Kabel zu lokalisieren, da ein Ausfall nur eines Anschlusses das gesamte Kabel kurzschließt. Eine Lösung besteht darin, die Teile des Kabels zu trennen, bis der Kurzschluss verschwindet. Dabei ist jedoch Vorsicht geboten: Der aktivierte Abschlusswiderstand führt eine Impedanz von 220 Ω zwischen den Drähten A und B ein. Der Abschlusswiderstand muss an das Kabel angeschlossen werden. Schritt 3 kann nur ausgeführt werden, wenn kein Kurzschluss gefunden wird und alle Abschlüsse getrennt sind.
● Schritt 3
Im 1. Anschluss des zu testenden Segments muss zwischen Pin 8 (Leitung A) und der Abschirmung ein Kurzschluss hergestellt werden. Im 1. Anschluss wird der Kurzschluss durch eine Verbindung von Pin 8 zur Abschirmung hergestellt. Diese Messungen werden dann an jedem anderen Anschluss durchgeführt.
●Schritt 4
Die Messungen müssen durch einen Kurzschluss zwischen Pin 3 (Leitung B) und der Abschirmung am 1. Anschluss des zu testenden Segments erfolgen. Der Kurzschluss wird durch eine Verbindung von Pin 3 zur Abschirmung im 1. Anschluss hergestellt. Führen Sie diese Messungen dann an jedem anderen Anschluss durch.
●Schritt 5
Messen Sie die Kabelschleifenimpedanz, indem Sie während der Messung einen Kurzschluss zwischen Pin 3 (Leitung B) und Pin 8 (Leitung A) herstellen. Der Kurzschluss wird durch eine Verbindung zwischen Pin 3 und Pin 8 im 1. Anschluss erreicht. Die Schleifenimpedanz wird dann zwischen Pin 3 (Leitung B) und Pin 8 (Leitung A) am letzten Anschluss gemessen.
