Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)故障的分析與診斷技術(shù)研究

譚宏偉

摘要： Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)具有傳輸信息速度快、運(yùn)營(yíng)成本低的特點(diǎn)，在其設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，因故障發(fā)生概率低往往會(huì)被忽視。但總線網(wǎng)絡(luò)故障一旦發(fā)生影響相對(duì)較大，且故障處理比較復(fù)雜，比較耗時(shí)。因此本文對(duì)總線網(wǎng)絡(luò)故障的診斷方法和診斷技術(shù)進(jìn)行分析介紹，可以更好地對(duì)故障進(jìn)行部位識(shí)別，更快速的處理故障，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)故障;故障診斷

引言

隨著工業(yè)程度的不斷提升，自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用不斷加強(qiáng)。自動(dòng)化程度地提升也帶來(lái)了更多的設(shè)備故障，在自動(dòng)化設(shè)備中，總線故障的影響更為嚴(yán)重。一般情況下，電氣設(shè)備故障影響某一設(shè)備或某一工段的運(yùn)行，但如果總線出現(xiàn)故障后，可能會(huì)影響整個(gè)工藝設(shè)備的運(yùn)行，并且總線設(shè)備的處理難度較一般的電氣設(shè)備處理更加困難。較一般的電氣故障，網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生概率相對(duì)較低，這也就是的設(shè)備維護(hù)人員往往著重關(guān)注設(shè)備的電氣故障，而忽視網(wǎng)絡(luò)故障的存在，對(duì)于總線的維護(hù)常常會(huì)被忽視。這一現(xiàn)實(shí)往往會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)故障不能被及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和解決，容易造成開(kāi)機(jī)時(shí)間延誤和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)這一情況，本文對(duì)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)故障的分析診斷方法進(jìn)行分析介紹，以更好地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)故障排查的分析

Profibus-DP總線網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸速度高、運(yùn)營(yíng)成本低的優(yōu)點(diǎn)，主要用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)和分散式通信應(yīng)用。Profibus-DP與Profibus-PA、Profibus-FMS構(gòu)成了PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。Profibus-DP總線網(wǎng)絡(luò)主要用于現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，該總線按照設(shè)定的周期依次從各從站中讀取相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，并且能有效及時(shí)地向各從站發(fā)出輸出數(shù)據(jù)，便于對(duì)各從站進(jìn)行控制和管控。比較而言，DP總線的數(shù)據(jù)循環(huán)讀取和輸出時(shí)間短于PLC程序的循環(huán)時(shí)間，更具有傳輸效率。DP網(wǎng)絡(luò)除了可以進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)傳輸工作，還能向智能化設(shè)備提供運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)信息，為組態(tài)、故障診斷和報(bào)警提供便利。總線結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，其運(yùn)行模式可以包括運(yùn)行、停止、清除和報(bào)警等，控制指令允許輸出和輸入過(guò)程同步進(jìn)行，只要數(shù)據(jù)滿足傳輸條件（海明距離為4）即可傳輸。通過(guò)在主站設(shè)備上安裝可變同步器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息傳輸過(guò)程的監(jiān)視作用，另外借助診斷系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)故障類型的準(zhǔn)確識(shí)別和定位。

由于Profibus-DP總線網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生概率不大，日常維護(hù)工作中往往會(huì)被忽視，導(dǎo)致一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，不能被及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和修理，造成較大的影響。因此需要采取一些方法或者檢測(cè)手段對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行檢測(cè)控制。結(jié)合具體的故障發(fā)生及診斷經(jīng)過(guò)，對(duì)故障的診斷方法近些年個(gè)說(shuō)明。如下：

網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)，可以通過(guò)DP總線插頭上的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障的定位診斷工作，選擇一個(gè)接觸點(diǎn)，將DP插頭的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，如果前段沒(méi)有報(bào)警，表明故障發(fā)生在后段，否則故障在前段。利用這一方法進(jìn)行逐一查找判別，可以找到故障的具體發(fā)生部位。

現(xiàn)場(chǎng)總線使用PROFIBUS總線，DP頭在線槽子里。由于下雨導(dǎo)致DP頭潮濕，致使通訊控制系統(tǒng)無(wú)法使用。后從線路結(jié)點(diǎn)指示燈顯示一切正常。從線路電壓、電阻值逐漸去排查，DP頭潮濕導(dǎo)致的故障發(fā)生。

對(duì)于子站報(bào)出的故障報(bào)警，如DP插頭、通訊模塊存在故障需要進(jìn)行及時(shí)的更換。如果線路受損或者存在接觸不良的情況，技術(shù)工作人員需要進(jìn)行及時(shí)地更換維修處理。

通信電纜周圍如果存在強(qiáng)電磁干擾，或者通信設(shè)備沒(méi)能有效地進(jìn)行接地處理，需要對(duì)通信電纜進(jìn)行合理性的分析排查接地情況。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝完畢后，測(cè)試數(shù)據(jù)正常，然而無(wú)法正常工作。檢測(cè)顯示測(cè)量全部正常。另外查詢分站ET200時(shí)測(cè)量無(wú)異常。但下面在PLC觀察的看到正常了。檢測(cè)是那種卡線的DP頭有塵土，最終導(dǎo)致聯(lián)結(jié)不牢所致，致使信號(hào)弱。

對(duì)于一些線路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，站點(diǎn)相對(duì)較多的情況，無(wú)法快速準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，可以通過(guò)借助RS485中繼器適當(dāng)提升總線的數(shù)量，另外還可以通過(guò)適當(dāng)降低總線波特率來(lái)對(duì)故障的發(fā)生位置和類型進(jìn)行排查。

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)

編程診斷技術(shù)

編程診斷技術(shù)主要針對(duì)具有豐富的故障處理經(jīng)驗(yàn)，并且具有一定編程經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員使用。常用的編程軟件是西門子STE P7附帶的程序功能模塊。該系統(tǒng)模塊常用的有SFC13/FB15及FC125。其中SFC13模塊能夠?qū)收蠑?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)編程程序進(jìn)行分析，并且找到故障的具體發(fā)生部位，顯示在界面上。FB15較于SFC13操作更加便捷，可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析找到故障發(fā)生站點(diǎn)，技術(shù)人員也能詳細(xì)查找故障的診斷信息。FC125可以對(duì)故障發(fā)生部位進(jìn)行辨別，但技術(shù)人員不能獲得詳細(xì)的故障診斷信息。從應(yīng)用實(shí)際而言，無(wú)論哪種模塊應(yīng)用，均需要借助編程方法進(jìn)行分析應(yīng)用。

手動(dòng)診斷技術(shù)

技術(shù)人員也可通過(guò)STE P7軟件進(jìn)行手動(dòng)診斷，該軟件具有集成診斷功能，作業(yè)人員可以通過(guò)手動(dòng)診斷完成對(duì)故障類型的判斷。診斷的對(duì)象包括視圖和緩存區(qū)域。通過(guò)視圖診斷，直觀地找到故障的分站點(diǎn)。

故障診斷工具

常用的故障診斷工具有兩個(gè)：西門子公司的總線物理測(cè)試儀BT200、診斷中繼器。BT200物理測(cè)試儀可以幫助工作人員對(duì)中斷線故障、電壓波動(dòng)及短路故障等進(jìn)行診斷，另外配合定位反射技術(shù)可以準(zhǔn)確得到電纜的長(zhǎng)度。

診斷中繼器是在中繼器的基礎(chǔ)之上添加相應(yīng)的故障診斷功能，既可以起到中繼器的作用，也可以對(duì)總線進(jìn)行連續(xù)的診斷，能夠幫助技術(shù)人員開(kāi)展各種類型的故障診斷技術(shù)，如故障定位、站點(diǎn)的間距測(cè)試。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，診斷中繼器可以就故障的類型給出相應(yīng)的引發(fā)原因分析，為總線維護(hù)和故障進(jìn)行有效地預(yù)防。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，總線故障診斷工具逐漸向著多樣化集成方向發(fā)展，如Profibus-scope，該工具實(shí)現(xiàn)了分析儀、示波儀、條形圖等的集成，利用先進(jìn)的算法和協(xié)議，構(gòu)建與電氣測(cè)量間的智能連接，能夠較為精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜故障進(jìn)行診斷，如電磁干擾、設(shè)備故障等。

結(jié)語(yǔ)

一般情況下，Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生概率較低，往往會(huì)被設(shè)備維護(hù)人員所忽視。但一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障影響相對(duì)比較嚴(yán)重，且不能及時(shí)有效地得到解決。本文對(duì)DP網(wǎng)絡(luò)故障的診斷方法和診斷技術(shù)進(jìn)行介紹，可以在很大的程度上提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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