基于RS485通訊協(xié)議的ACS模塊網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題解決思路

劉玉盛　張鳳珍　張路

摘 要：ACS是某著名油漆設(shè)備品牌自主開(kāi)發(fā)的一款控制汽車行業(yè)涂裝車間供漆電動(dòng)泵的產(chǎn)品，其功能特性能在流量變動(dòng)時(shí)保持恒定壓力，且能做到輸送出口壓力脈沖忽略不計(jì)，以穩(wěn)定控制供漆電動(dòng)泵的輸出，保證供漆穩(wěn)定，從而滿足汽車噴涂工藝要求，該模塊集成有CPU，模擬量輸入輸出及RS485通訊模塊。本文主要闡述寶駿基地I期涂裝車間輸漆系統(tǒng)從人機(jī)料法環(huán)分析如何徹底解決ACS模塊出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，希望能提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：ACS 網(wǎng)絡(luò)故障 穩(wěn)定

Solution of ACS network issues base on RS485 communication protocol

Liu Yusheng Zhang Fengzhen Zhang Lu

Abstract：ACS is a product of one brand which can control automotive industry paint shop for electric pump，its functional characteristics，and can be used in the pressure and flow mode to control the output of the electric pump， ensure the stability of the paint， the module has CPU， digital input and output and RS485 module. This paper mainly expounds the process that how to deal with the ACS network? of? BaoJun Base phase I paint shop

Key words：ACS? network fault? stability

1 引言

水性漆，由于它的環(huán)保，在當(dāng)今汽車行業(yè)使用越來(lái)越廣，保證水性漆的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。公司為了滿足噴涂機(jī)器人的水性漆儲(chǔ)漆罐模式，特引進(jìn)某品牌的ACS產(chǎn)品，它主要靠POS、TDC、PS三個(gè)傳感器通過(guò)內(nèi)部計(jì)算，得出輸漆泵出口壓力的大小和流量，經(jīng)過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)Dvicenet網(wǎng)絡(luò)傳遞到PLC，從而實(shí)現(xiàn)PLC的監(jiān)控;同時(shí)由POS、TDC、PS三個(gè)傳感器檢測(cè)通過(guò)內(nèi)部計(jì)算得出的壓力和流量，結(jié)合當(dāng)前控制模式，適當(dāng)調(diào)整AB變頻器的輸出，控制泵頻，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出。ACS控制原理示意圖1如下：

縱然ACS的特性是穩(wěn)定輸出，但在項(xiàng)目調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，ACS模塊在不同油漆模組使用條件下，均頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，一個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)網(wǎng)路問(wèn)題累計(jì)超過(guò)69次，故障時(shí)，網(wǎng)關(guān)上的紅色指示燈停止閃爍，綠色指示燈閃爍頻率變慢，油漆循環(huán)泵依然在運(yùn)行，但現(xiàn)場(chǎng)員工在觸摸屏上無(wú)法看到正確的流量和壓力，油漆循環(huán)泵出口壓力和流量數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)傳送到PLC程序里，也即不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控相應(yīng)模組觀察電動(dòng)泵泵出口壓力。每次處理問(wèn)題時(shí)，都需要重新啟動(dòng)ACS模塊，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，同時(shí)，給員工造成了不必要的麻煩，為了盡快解決這一瓶頸，從以往網(wǎng)絡(luò)類似故障經(jīng)驗(yàn)去分析潛在原因，利用人機(jī)料法環(huán)工具探討，頭腦風(fēng)暴法制定相關(guān)措施。

2 ACS網(wǎng)絡(luò)故障分析及處理方式

團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴，多次現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，利用人機(jī)料法環(huán)工具進(jìn)行了深度剖析，如圖2

最終，找出7個(gè)以下末端因素，

1.電磁干擾

2.ACS接地不良

3.總線網(wǎng)絡(luò)異常

4.網(wǎng)關(guān)問(wèn)題

5.ACS RS485端口問(wèn)題

6.ACS數(shù)量過(guò)多

7.ACS芯片版本問(wèn)題

2.1 電磁干擾

通過(guò)對(duì)電控柜的觀察發(fā)現(xiàn)電控柜的器件布局比較密集，柜內(nèi)元器件可能會(huì)干擾RS485網(wǎng)絡(luò)，從而影響ACS通訊網(wǎng)絡(luò)。

排查驗(yàn)證方式：將對(duì)講機(jī)分別靠近ACS模塊、RS485通訊模塊、現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)講機(jī)靠近現(xiàn)場(chǎng)的循環(huán)泵時(shí)，ACS模塊反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失，網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)。

為了消除這種可能的干擾，采取以下4措施作為驗(yàn)證策略：①、將通訊電纜換成屏蔽雙絞線;②、ACS上加抗干擾電磁環(huán);③、加終端電阻;④、又將屏蔽雙絞線改為cc link; 具體效果如表1：

2.2 ACS接地不良

將原來(lái)串聯(lián)ACS的接地改為并聯(lián)接地，使所有ACS都能單獨(dú)接地，并確保ACS模塊100%實(shí)現(xiàn)接地。經(jīng)過(guò)觀察，24小時(shí)之內(nèi)，ACS仍有報(bào)警。

2.3 Devicenet網(wǎng)絡(luò)異常

考慮到RS485模塊與PLC之間的通訊是Devicenet網(wǎng)，為排除Devicenet網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，采取了以下措施進(jìn)行驗(yàn)證：

a、將Devicenet網(wǎng)網(wǎng)線更換成成預(yù)鑄接頭式網(wǎng)線，跟蹤5小時(shí)，故障發(fā)生;

b、將Devicenet網(wǎng)控制改為以太網(wǎng)控制方式。跟蹤發(fā)現(xiàn)，24小時(shí)之內(nèi)發(fā)生3次網(wǎng)絡(luò)故障

2.4 網(wǎng)關(guān)問(wèn)題

針對(duì)網(wǎng)關(guān)潛在問(wèn)題，主要從兩個(gè)角度分析，一是網(wǎng)關(guān)配置有問(wèn)題，二是網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品有問(wèn)題。對(duì)此，采取以下措施：1.從其他使用正常的工廠正在使用的網(wǎng)關(guān)配置導(dǎo)入到我們現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)，并對(duì)配置參數(shù)進(jìn)行對(duì)比;2.將某默認(rèn)網(wǎng)關(guān)更換成泗博品牌的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)故障依舊發(fā)生。

2.5 ACS的RS485網(wǎng)絡(luò)端口有問(wèn)題

為排查ACS上的RS485網(wǎng)絡(luò)端口設(shè)計(jì)可能存在問(wèn)題，將所有ACS模塊上的RS485通訊端口全部斷開(kāi)，用萬(wàn)用表測(cè)量不連接ACS模塊時(shí)的通訊電纜電壓，發(fā)現(xiàn)，在不帶負(fù)載的情況下，RS485電壓正常。2F9BFE54-AF23-4AFE-8214-4DCFAD7DB234

同時(shí)，選擇在網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)與網(wǎng)絡(luò)不正常時(shí)，分別測(cè)量ACS模塊上的兩端接口對(duì)地電壓，得出：在網(wǎng)絡(luò)通訊正常時(shí)，ACS模塊485端口一端（A端）對(duì)地電壓VA=3.08V，另一端（B端）電壓為VA=0.91V，試驗(yàn)測(cè)量如圖3、圖4所示：

在有網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，ACS模塊485端口A端對(duì)地電壓VA=4.58V，B端對(duì)地電壓VB=0.55V，試驗(yàn)測(cè)量如圖5、圖6所示：

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，得出結(jié)論：排除網(wǎng)絡(luò)端口問(wèn)題，問(wèn)題鎖定在ACS模塊上。

2.6 ACS數(shù)量過(guò)多

現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)配置為：

1#網(wǎng)關(guān)：1#網(wǎng)關(guān)模塊下面帶19個(gè)ACS模塊，數(shù)據(jù)大?。篒NPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

2#網(wǎng)關(guān)：2#網(wǎng)關(guān)模塊下面帶20個(gè)ACS模塊，數(shù)據(jù)大?。篒NPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

考慮到每個(gè)網(wǎng)關(guān)所帶的ACS模塊數(shù)量過(guò)多，我們將兩個(gè)網(wǎng)關(guān)下的ACS模塊分別用1個(gè)小RS485小集線器，3個(gè)大集線器，每個(gè)大RS485集線器各帶幾個(gè)ACS模塊，網(wǎng)絡(luò)分配示意圖7如下：

實(shí)驗(yàn)跟蹤72小時(shí)后，網(wǎng)絡(luò)故障仍發(fā)生，但當(dāng)其中一個(gè)ACS出現(xiàn)故障后，不會(huì)影響所有的ACS模塊，哪臺(tái)ACS模塊發(fā)生故障，就重啟哪臺(tái)ACS即可，提高故障鎖定點(diǎn)的效率，減少響應(yīng)時(shí)間。

2.7 ACS芯片版本問(wèn)題

經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)一系列的分析與試驗(yàn)，故障仍未解決。我們最終懷疑ACS模塊本身有bug，于是借助廠家提供相關(guān)資料，分析故障的原因在于，軟件開(kāi)發(fā)者忽略了通訊在延遲情況下通訊指令處理，即主站發(fā)送指令給某個(gè)子站，子站迅速根據(jù)指令作出回應(yīng)，如接受收據(jù)或者發(fā)送數(shù)據(jù)，通訊本身是在納秒級(jí)的時(shí)間下完成，即便這樣高速度響應(yīng)，難免也會(huì)出現(xiàn)稍微延遲的情況，程序里面，主站根據(jù)規(guī)定好的時(shí)序，發(fā)送指令到某個(gè)子站，不做任何等待，隨即發(fā)送指令給第二個(gè)子站，此種情況下，很有可能發(fā)生“沖突”問(wèn)題，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷。由此，聯(lián)系廠家，并得到廠家的幫助，升級(jí)ACS芯片和網(wǎng)關(guān)配置軟件版本，ACS芯片由原來(lái)的1.03版本升級(jí)到1.04版本，網(wǎng)關(guān)配置軟件由原來(lái)的1.01.001升級(jí)到1.01.005。軟件升級(jí)后，如出現(xiàn)子站相應(yīng)延遲的話，即等待N個(gè)時(shí)序脈沖，N個(gè)脈沖后，放棄接受子站回應(yīng)，發(fā)送通訊指令給下一子站。如此循環(huán)N次后，如始終不能得到該站信息，即認(rèn)為是通訊故障。ACS版本升級(jí)后，再?zèng)]出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。如圖8所示為升級(jí)后的版本：

3 結(jié)論

本文所闡述的主要是針對(duì)在項(xiàng)目調(diào)試階段所遇到的網(wǎng)絡(luò)故障問(wèn)題，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及故障現(xiàn)象剖析，利用魚(yú)骨圖分析方法篩選出7個(gè)潛在問(wèn)題進(jìn)行不斷實(shí)驗(yàn)和確認(rèn)，最終鎖定ACS模塊軟件版本設(shè)計(jì)程序考慮不周全導(dǎo)致，通過(guò)對(duì)ACS模塊版本升級(jí)，徹底解決了該網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。本文針對(duì)ACS出現(xiàn)問(wèn)題梳理的一些問(wèn)題處理思路，為今后處理devicenet以及以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)提供參考。隨著工業(yè)環(huán)保要求的不斷提高，汽車行業(yè)使用水性漆噴涂必將成為主流噴涂工藝，從而對(duì)供漆設(shè)備的要求將越來(lái)越高，ACS模塊的壓力和流量?jī)煞N運(yùn)行模式確保了不同油漆不同設(shè)備所需運(yùn)行的模式，可在流量模式下，穩(wěn)定流量輸出控制水性溶劑，流量根據(jù)泵出口的壓力大小實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而保證流量穩(wěn)定;又可在壓力模式下，穩(wěn)定壓力輸出控制水性油漆，壓力根據(jù)ACS計(jì)算出來(lái)的流量大小實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，保證噴涂設(shè)備填充壓力充足。實(shí)際上，在后續(xù)運(yùn)行中，ACS性能穩(wěn)定，集成式控制油漆循環(huán)泵的輸出壓力和流量，相信該模塊的今后推廣應(yīng)用中將會(huì)更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂料工藝編委會(huì).涂裝工藝.化學(xué)工業(yè)出版社.1997.12.

[2]Inc.24H372 ACS Module Instructions.Inc.2011.

[3]Inc.E-Flo電動(dòng)循環(huán)泵. Inc.2007.

[4]Rockwell Automation.PowerFlex4 Adjustable Frequency AC Drive.Rockwell Automation.2009.

[5]劉英杰.上都電廠RS485通訊調(diào)試過(guò)程中的故障及處理.2007.

[6]王斌.改造Devicenet總線電源減少網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉故障.2012.2F9BFE54-AF23-4AFE-8214-4DCFAD7DB234