PROFIBUS DP現場總線常見故障分析

王成鎮，張鳳武，刁魯南

（濟南鋼鐵股份有限公司中厚板廠，山東濟南250101）

PROFIBUS DP現場總線常見故障分析

王成鎮，張鳳武，刁魯南

（濟南鋼鐵股份有限公司中厚板廠，山東濟南250101）

PROFIBUS DP現場總線運行一段時間后，經常出現通訊中斷或某些子站報通訊故障。分析認為是通訊電纜太長導致信號衰減、DP通訊頭阻值過小、電磁干擾和接地等原因所致，采用加裝中繼器，重新敷設通訊電纜，確保接地良好等措施，保證了通訊網路正常。

PROFIBUS DP；電磁干擾；PLC；通訊

隨著自動控制技術的發展，現場總線技術在工業控制中的應用越來越廣泛，總線的可靠性直接影響到工業企業的安全生產和經濟運行。某軋鋼廠精軋機采用全自動軋鋼，所有輥道控制都參與自動，某一輥道出現故障則自動軋鋼就取消。輥道分為8大組19小組，每小組采用一套西門子PLC37-300來進行邏輯控制，驅動采用變頻器。這19套PLC通過通訊模塊CP342-5和雙絞線聯起來組成DP網絡，與SIMADYN D進行通訊。子站4～20在主控室內，距離SIMADYN D控制室有30 m的直線距離，而子站22～25在另一配電室，距離主控室100 m的直線距離。通訊電纜的走向是從SIMADYN D柜到主控室再到另一配電室。運行一段時間后，經常出現通訊中斷或某些子站經常報通訊故障，影響自動控制，為此，進行仔細排查。

1 故障現象

故障1，調試期間，只要送電就偶爾報通訊故障，各子站隨機出現通訊故障，特別是22～25這4個子站尤為頻繁。粗略檢測回路電阻，阻值為112 Ω左右，阻值在正常范圍內。

故障2，正常生產時，各子站隨機出現通訊故障，導致跳閘而無法生產。粗略檢測回路電阻，阻值為85 Ω，阻值不在正常范圍內。

故障3，正常生產中，當輥道運行時偶爾22～25子站報通訊故障，造成跳閘，也無法生產，輥道不運行時沒有問題。粗略測量阻值為112 Ω，阻值在正常范圍內。

故障4，正常生產中，偶爾部分子站報通訊故障，造成跳閘現象，但不頻繁。粗略檢測回路電阻，阻值在112 Ω以上，偶爾有波動，阻值在正常范圍內。

2 故障分析及解決

1）對故障1，首先檢查接線順序問題，通訊DP頭A、B端子的電纜是否有接反現象，其次看接線是否有不良現象，然后測量總線上的回路電阻值，理論上電阻值在110 Ω左右就沒有問題；偶爾報通訊故障一般就是信號衰減的問題，主要有接線和通訊頭兩方面原因，但通過測量，這2個原因都能排除；計算此通訊雙絞線的長度，直線距離150 m左右，但加上電纜是曲折敷設的并且進出子站都有一定的長度，此電纜的總長度應該在260 m左右，這樣就會導致信號的衰減以至于通訊不正常。臨時敷設光纜成本高，于是考慮在子站22～25所在的配電室配加1個RS485中繼器，對信號進行穩定。加裝中繼器后，通訊穩定。

2）對故障2，檢查兩端的DP通訊頭，發現末尾的DP通訊頭阻值異常，應該是220 Ω，卻只有140 Ω左右，更換正常DP通訊頭后，恢復正常。

3）對故障3，按照經驗，先判斷是否是故障1、2，測量阻值為112 Ω，阻值在正常范圍內，電纜也沒有新增，應該不是以上故障。但是輥道運行時報故障，判斷是輥道運行導致故障的發生，應是電磁干擾、變頻電機在運行時影響通訊所致。在電纜隧道中，通訊電纜與電機的動力電纜是在一起的。為證實這一判斷把這4個子站所帶的電機全部停下，然后試車，發現不再報通訊故障，因此，故障原因就是電磁干擾。重新敷設通訊電纜，更換路徑，避免和動力電纜同隧道。更換完畢后，經過長時間觀察效果良好。

4）對故障4，在經過故障1、2、3排查后，故障原因是干擾。處理干擾首先檢查接地，接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。通訊系統要求一端接地，或是將相關做成一個系統接地。在測量中發現屏蔽對地阻值非常大，超出了20 kΩ。通過在開始端接地，試車后正常。說明當初施工時遺漏了接地，造成信號干擾故障。

3 結語

遇到的現場總線故障都是前期設計不完善以及施工不嚴謹造成的，因此，在規范設計時，要注意以下幾點：1）注意通訊類型的標準。通訊類型不同，各自的規范也不盡相同。2）注意電纜的選擇和敷設。電纜類型是解決電磁干擾的一個重要手段。如采用銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，就能降低動力線生產的電磁干擾。不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敷設，以減少電磁干擾。有條件的話，通訊電纜可以單獨路徑敷設。3）注意系統的接地。Profibus DP通訊可以在控制柜內接地，當通訊線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地，最好是整個系統有一個統一接地，避免接地不一造成故障。

TP336

B

1004-4620（2010）01-0075-01

2009-08-14

王成鎮，男，1975年生，1998年畢業于鞍山鋼鐵學院計算機及應用專業，工程碩士。現為濟鋼中厚板廠電氣自動化車間高級工程師，從事電氣自動化的設計維護工作。