拉彎矯現場總線故障的診斷及處理

趙平

（江蘇蘇鋁鋁業有限公司，江蘇 徐州 221007）

拉彎矯現場總線故障的診斷及處理

趙平

（江蘇蘇鋁鋁業有限公司，江蘇 徐州 221007）

針對拉彎矯控制系統的現場總線通信，介紹了其控制系統的硬件配置、PROFIBUS-DP控制網絡；在生產運行中，網絡通信故障的表現、產生的原因，故障的檢查、診斷方法及相應處理措施。

硬件配置；PROFIBUS-DP；故障原因；故障診斷；故障處理；BF燈

隨著國內外鋁加工行業的高速發展，鋁加工設備的自動化水平越來越高，客戶對鋁板、帶、箔的板形、板面要求也越來越苛刻。精整設備拉彎矯，通過對板、帶、箔拉伸、矯直，使其內部應力趨于均勻，起到消除或減輕鋁板帶箔在冷加工過程中產生單、雙邊、中間及兩肋波浪，潛在板形不良等缺陷的作用。

1 控制系統

1.1 系統介紹

拉彎矯控制系統采用西門子高性能的CPU317-2PN/DP,實現PLC和驅動系統、其他各從站以Profibus-DP協議進行通訊,其硬件組態如圖1，由CPU317-2PN/DP及機架、15個ABB直流驅動系統、4個分布式I/O從站ET200M（接口模塊IM153-1）和6個ET200S(接口模塊IM151-1)組成的PROFIBUSDPmastersystem，速率為1.5Mbps。HMI人機界面（參數的設置、運行數據的顯示，交直流合、分閘操作及報警顯示等用WinCCflexible軟件進行組態，下載到MP277觸摸屏上）通過以太網與PLC進行通訊。

圖1 S7300硬件組態

1.2 PROFIBUS-DP協議

PROFIBUS-DP協議用于PLC與分布式I/O和現場設備的高速數據的通訊，在制造業生產自動化系統中的單元級和現場級，PROFIBUS-DP現場總線應用最為廣泛。

2 通訊故障及處理方法

設備在運行中出現通訊故障，CPU模塊上“BF”燈點亮為紅色，或瞬間點亮為紅色后又熄滅，恢復為正常狀態。由于通訊故障的出現，設備無法正常工作。

2.1 CPU模塊上“BF”燈常亮故障

機組在生產運行中，機組突然停機，CPU模塊上“BF”燈點亮后為紅色，始終亮著不熄滅，機組無法再運行。

2.1.1 故障產生的原因及處理方法

可能產生的原因有：（1）總線連接器故障。（2）接口模塊故障。（3）電源故障。（4）總線斷線(總線連接器處壓接線斷)。（5）外部I/O線路故障。（6）直流驅動模塊通訊故障，在人機界面HMI上和操作臺直流故障燈會直接顯示。

2.1.2 故障檢查、處理方法

針對上述故障，診斷方法有：（1）直接檢查各從站接口模塊，哪個或幾個亮紅燈。（2）可使用SIMATIC Manager管理器打開項目文件，與CPU“在線后，打開“Module Information”窗口，查看“diagnostic Buffer”標簽內的歷史記錄，里面詳細記錄了通信故障的Profibus-DP從站機架地址編號。如圖2顯示從站機架地址編號為11（stationnumber:11）。

故障處理：（1）如果是總線連接器、接口模塊、電源模塊等硬件損壞，直接更換。（2）如果是總線連接器處壓接線斷，按標準規范重新壓接。（3）如果是外部I/O線路接地或短路把電源電壓拉低，查出故障點進行處理。（4）如果是直流驅動模塊通訊故障，檢查相應的直流驅動裝置、通訊模塊和總線連接器及其壓接線，硬件損壞直接更換。

圖2 S7300在線硬件診斷

2.2 CPU模塊上“BF”燈瞬間點亮為紅色后又恢復為正常狀態的通訊故障

該類故障，一般機組在生產運行中，網絡通訊故障瞬間出現，導致設備或機組停機，CPU模塊上“BF”燈瞬間點亮為紅色后又恢復為正常狀態，重新運行后，一切都正常。該類通訊故障信息的捕捉需借助SIMATIC Manager管理器軟件。

2.2.1 故障產生的原因及處理方法

可能產生的原因有：（1）硬件老化，如總線連接器、接口模塊、PROFIBUS電纜等硬件老化，導致其抗干擾能力下降，性能的可靠性、穩定性變差。（2）總線連接器壓線或與接口模塊接觸不良，使其在某些條件下，導致故障的出現。（3）I/O點的信號采集的控制電纜線破皮，導致瞬間短路或接地拉低了電壓后又恢復正常。（4）總線上的屏蔽層接地地阻偏大或接地引線接觸不良，及電纜間耦合電壓偏大等。

2.2.2 故障檢查診斷、處理方法

第一，檢查、診斷方法有：使用SIMATIC Manager管理器打開項目文件，與CPU“在線后，打開“Module Information”窗口，查看“diagnostic Buffer”的歷史記錄，如圖2，詳細記錄了報警的序號、CPU內部時間和日期、報警事件。用鼠標點擊相應的報警事件，在其下面灰色的背景框內顯示報警事件引起的原因、類型、報警站點地址編號或組織塊號數等詳細情況。

對于同一時間有多個報警事件，為了便于比較、分析，可將歷史記錄導出，用記事本打開，如圖3。

檢查故障站點、故障類型及故障出現站點和類型是否有重復性等。另外，通過在中斷程序OB82(診斷中斷)、OB85（優先級錯誤中斷）、OB86（機架故障中斷）、OB122（I/O訪問錯誤中斷）中編寫記錄和處理故障的程序，以便于在出現故障時，能夠迅速查明故障原因、快速進行處理。

圖3 S7300故障診斷記錄

第二，故障處理：①出現故障的站點，硬件老化更換相應的硬件；②總線上有總線連接器壓線或其與接口模塊有接觸不良現象，按規范標準處理；③I/O點的信號采集的控制電纜線，更換相應的信號采集線纜；④總線上的屏蔽層接地電阻偏大或與接地引線接觸不良，與通訊電纜間耦合電壓偏大等，按規范標準進行重新壓接、重新接地、多處重復接地處理。

3 結語

拉彎矯現場總線的故障檢查、診斷方法和處理方法，在運用PROFIBUS-DP現場總線的生產自動化設備或機組中都適用，便于快速的排除現場總線的網絡通訊故障，有利于提高自動化生產設備或機組的可靠性、穩定性。

[1]廖常初.S7-300/400PLC應用教程[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]西門子（中國）自動化與驅動集團.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.

T333.4

A

1671-0711（2017）07（上）-0052-02