降低PA網絡故障次數的措施研究

秦峰

摘 要：隨著設備使用年限的遞增，加上原本某些設計上的缺陷，使得設備PA網網絡故障次數漸漸增加，而且現有的網絡不能及時快速地檢測出故障點，外加因為其為單線通信，設備間相互影響使得故障率高、生產不穩定。針對PA網上出現的問題進行一系列的調查研究和改造，希望降低PA網網絡故障率。

關鍵詞：PA網;網絡故障;措施

在車間現場，某些主部機的過程儀表和執行器的數據通信都是通過PA網完成的，如果PA網絡出現故障，整個生產工藝的閉環控制就會出現問題，使產品出現缺陷。

1 ? ?現狀調查

（1）PA Coupler故障主要是因為PA網絡短路或者接觸不良，使得PA Coupler 的電源保護裝置熔斷，繼而損壞;還有自然損壞網絡閃斷，網絡閃斷一般是因為接線有松動;網線暗斷后在震動下分分合合，受到干擾。一般要把短路或者暗斷的地方找出來比較困難，因為現在PA網絡是所有儀表和執行器實行并聯掛在PA Coupler下面的，所以一旦出現問題，要做很多測試才能準確找到故障點。

（2）PA總線主干和分支短路一般出現在網線的接線處和分線處，網線松脫誤碰在一起。斷路一般會出現在一分為二的分線接頭，線叉會把網線的銅線弄斷或者弄傷。

（3）掛在PA網下的設備故障一般無法修復，需直接更換備件。

（4）甚少發生總線終端丟失，一般是在維修時忘記選用終端才會出現的低級錯誤。

所以，一種穩定、可靠的連接方式和一種能快速尋找到故障點的網絡結構是必需的。因此，通過原因分析，找到了需要改進的兩大要因：（1）PA Coupler 內部故障;（2）分線器接觸不良。

2 ? ?對策實施

因為PA Coupler和有源分線器（FDC 157-0 DP/PA）關系為上下掛的設備組件，以下為具體改造過程：

2.1 ?在硬件組態中安裝一對兩個8口分線器帶PA Coupler冗余設備

（1）在硬件組態中插入IM 153-2。

在硬件目錄中的“PROFIBUS--DP/PA Link”下，選擇接口模塊IM 153-2 OD并將其拖放到CPU的DP主站系統。

（2）在硬件組態中插入 FDC 157-0 DP/PA耦合器。在硬件目錄中的“PROFIBUS--DP/PA Link”下，選擇FDC157-0并將其拖放至IM 153-2接口模塊的PROFIBUS PA主站系統。

（3）對FDC 157-設置環網冗余。在硬件組態里，右鍵單擊FDC 157-0，選擇菜單“Object Properties”打開FDC 157-0的屬性對話框。在FDC157-0屬性對話框中切換到“Parameter Assignment”標簽。在“Station parameters Device-specific parameters”下，將參數“Redundancy mode”設置為“Ring redundancy”。設置參數“DP Interrupt Mode”設置為“DPV1”。點擊“OK”關閉對話框。

（4）在硬件組態中插入兩個FDC 157-0 DP/PA耦合器。在硬件目錄中的“PROFIBUS-DP/PA Link”下，選擇FDC157-0并將其拖放至IM 153-2接口模塊的PROFIBUS PA主站系統，作為第二個FDC157-0。輸入第二個FDC 157-0 DP/PA耦合器的PROFIBUS地址并設置環網冗余。

（5）編譯保存硬件組態并下載至CPU中。在硬件組態中，點擊“Save and Compile”按鈕編譯保存組態。點擊“Load”按鈕將組態下載至CPU。

（6）安裝設備。

2.2 ?測試冗余

（1）環網冗余時的 LED 狀態。電源已經供電;站點的CPU處于“RUN”模式;接口模塊IM153-2和FDC157-0 DP/PA耦合器工作完好;PROFIBUS PA 上沒有錯誤;FDC 157-0 DP/PA耦合器（左）的LED狀態;FDC 157-0（左）是激活的DP/PA耦合器，提供供電并接收PROFIBUS PA信息。

（2）PROFIBUS PA故障時的LED狀態圖（見圖1）演示了一個有源現場分配器連接至一對DP/PA耦合器，當PROFIBUS PA網絡出現故障時模塊上的LED狀態。模擬在FDC 157-0（左）和有源現場分配器之間的主干線上出現了故障。

圖1 ?其中一個PA Coupler故障時的LED燈狀態

（1）FDC 157-0 DP/PA耦合器（左）的LED狀態。由于本例中FDC 157-0（左）和有源現場分配器之間的主干線上存在故障，FDC 157-0（左）不再能接收PROFIBUS PA信息。FDC 157-0（左）上的LED指示了故障。

（2）FDC 157-0 DP/PA耦合器（右）的LED狀態。FDC157-0（右）變為激活的供電DP/PA耦合器并且接收PROFIBUS P信息。FDC157-0（右）的LED指示了該狀態。

通過分支線連接到有源現場分配器的PROFIBUS PA現場設備繼續運行沒有出現中斷。

2.3 ?鋪設網線和與設備相連

保留原有的PA網線，按照設計的拓撲圖裝設PA網線。

3 ? ?效果檢查

在7月份完成新網絡架設后，從8月份到10月份共3個月進行了PA網絡相關的故障統計。統計發現故障次數減至0次，達到了預期的效果。

[參考文獻]

[1]廖常初.西門子工業通信網絡組態編程與故障診斷[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]姜建芳.西門子工業通信工程應用技術[M].北京：機械工業出版社，2016.