Interbus網(wǎng)絡(luò)在汽車廠輸送系統(tǒng)上的應(yīng)用及故障診斷

摘要：某汽車廠涂裝車間生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)采用菲尼克斯的interbus 通訊協(xié)議。通過(guò)該通訊方式，將輸送系統(tǒng)相關(guān)的所有IO 都引入PLC，同時(shí)與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控觸摸屏通訊，將設(shè)備的故障報(bào)警信息顯示在觸摸屏上，便于故障處理。該控制系統(tǒng)自投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，但也出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，本文將對(duì)該系統(tǒng)的組成、原理及故障處理進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：輸送系統(tǒng)；Interbus；通訊；故障

Abstract：Interbus protocol is applied in one Automobile factory，via which realizing I/O extend，also can realize the communication between PLC and HMI，the HMI screen can display the alarm messages which is useful for trouble shooting. It is stable and good since this system running，still has several problems，the configuration，principle and trouble shooting will be discussed in this article.

Key words：conveyor，Interbus，communication，trouble

1.前言

在汽車制造企業(yè)中，涂裝車間的輸送系統(tǒng)貫穿于整個(gè)涂裝車間，輸送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有大量的開關(guān)量I/O點(diǎn)，作為企業(yè)整個(gè)信息系統(tǒng)的底層部分的現(xiàn)場(chǎng)控制層，通過(guò)OPC通信接口規(guī)范，可與生產(chǎn)過(guò)程管理層進(jìn)行集成，在工業(yè)控制計(jì)算環(huán)境中的各個(gè)數(shù)據(jù)源之間靈活地進(jìn)行通訊，極大地提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應(yīng)性。[1]Interbus與西門子公司的S5系列PLC接口簡(jiǎn)便穩(wěn)定，因此決定采用西門子公司的S5系列PLC和菲尼克斯公司的Interbus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，與監(jiān)控觸摸屏、滾床電機(jī)的變頻器，一同組成輸送系統(tǒng)的基本控制系統(tǒng)。

2.工藝流程概述

輸送系統(tǒng)由滾床、移行車、轉(zhuǎn)床、單排鏈、雙排鏈、升降機(jī)等部件組成，常見(jiàn)的滾床運(yùn)行方式是：低速啟動(dòng)，快速運(yùn)行，低速停止。滾床上裝有三種傳感器，即進(jìn)位傳感器，減速傳感器，到位傳感器。滑橇到達(dá)相應(yīng)位置時(shí)，傳感器會(huì)給PLC輸入信號(hào)，PLC通過(guò)相應(yīng)的程序控制滾床電機(jī)變頻器的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制滾床運(yùn)行速度的目的[2]。此外，通過(guò)PLC與Sutron觸摸屏軟件TSWIN2.34之間的通訊，可以在觸摸屏上顯示設(shè)備的報(bào)警信息。典型的滾床布置及傳感器分布如圖1所示：

3. 硬件組成

3.1 控制系統(tǒng)模塊組成

控制系統(tǒng)的核心控制元件是S5系列PLC CPU 945，IO 擴(kuò)展使用interbus 模塊擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊有總線耦合器BK模塊，數(shù)字輸入、輸出DI/O模塊，同時(shí)配有Sutron故障顯示屏。為了便于監(jiān)控生產(chǎn)情況及對(duì)車身信息進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，在中控室設(shè)有上位機(jī)，整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的原理框圖如下：

整個(gè)電氣系統(tǒng)由sutron觸摸屏，S5系列PLC，interbus擴(kuò)展I/O模塊，多個(gè)傳感器、光柵，變頻器及電機(jī)組成。通過(guò)interbus網(wǎng)絡(luò)I/O模塊擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)512 DI點(diǎn)，512 DO 點(diǎn)，interbus網(wǎng)絡(luò)通過(guò)菲尼克斯專門為S5 PlC研發(fā)的interbus模塊 IBS S5 DSC/I-T與S5 CPU聯(lián)接。

3.2 Interbus 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

Interbus 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖如下：

本控制系統(tǒng)共由7組PLC組成，其中放于中控室的PLC組為車身數(shù)據(jù)存儲(chǔ)PLC，中控室上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與各PLC組通訊，每組PLC內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)采用interbus通訊，各組PLC之間通過(guò)interbus網(wǎng)關(guān)通訊。其中在PLC的配置中，配置有菲尼克斯的 interbus模塊IBS S5 DSC/I-T，該模塊作為interbus 通訊網(wǎng)絡(luò)的中心控制器，可以顯示當(dāng)前interbus 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 組態(tài)的實(shí)現(xiàn)及CMD軟件的使用

Interbus網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)軟件是CMD軟件，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的軟件版本號(hào)是 IBS CMD G4 4.62。

CMD軟件支持整個(gè)系統(tǒng)或項(xiàng)目的實(shí)施，在系統(tǒng)調(diào)試上提供強(qiáng)大的診斷，監(jiān)控功能，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)又具有在線監(jiān)控的功能。當(dāng)錯(cuò)誤被排除后，CMD還能保存出錯(cuò)的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)性地分析總線的情況，提出一些預(yù)防措施。[3]

4. 出現(xiàn)故障及診斷處理

Interbus總線每次網(wǎng)絡(luò)連接都進(jìn)行CRC錯(cuò)誤校驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障定位。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)，數(shù)據(jù)被一次傳輸，并作為一個(gè)整體提供給PLC，總線內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出同時(shí)進(jìn)行。數(shù)據(jù)吞吐量在7.8ms內(nèi)可讀寫4096個(gè)數(shù)據(jù)，I/O的擴(kuò)展可連接256個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)，4096個(gè)I/O，滿足1000多家廠商提供的2500多種兼容設(shè)備，符合標(biāo)準(zhǔn)DIN19258，EN50254，IEC61158[2].

該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在安裝調(diào)試完畢后總體運(yùn)行較為穩(wěn)定，出現(xiàn)的典型故障主要如下：

4.1 可固定報(bào)出故障模塊地址的故障

此種故障較為常見(jiàn)，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及模塊使用壽命問(wèn)題，菲尼克斯的BK塊及DI，DO擴(kuò)展模塊都會(huì)損壞，這樣整個(gè)interbus網(wǎng)絡(luò)就會(huì)報(bào)出通訊故障。此時(shí)在interbus的中心控制模塊上的顯示窗口上，會(huì)顯示出故障模塊的站地址，可以通過(guò)interbus組態(tài)圖查出故障模塊所在的電氣柜的位置，將其更換。更換時(shí)，應(yīng)首先考慮更換故障模塊的本身，如更換后故障依舊，則應(yīng)該考慮更換故障模塊的底座，通常更換之后故障就會(huì)解決，如果故障仍然存在，則需要考慮查看 interbus接頭及接線是否虛聯(lián)等。

4.2 故障模塊地址每次都在變化的故障

如果在interbus通訊故障時(shí)，在每次復(fù)位重啟時(shí)，PLC柜上的interbus 控制模塊的顯示屏上顯示的故障模塊地址都不相同，這說(shuō)明是整個(gè) interbus網(wǎng)絡(luò)的電源不穩(wěn)定，需要從24V電源的角度查找原因。此種情況時(shí)，即使將報(bào)故障的模塊更換掉，interbus網(wǎng)絡(luò)仍然報(bào)通訊故障，而且故障模塊地址改變?yōu)樾碌哪K地址，用CMD軟件在線診斷，顯示出錯(cuò)的模塊地址與interbus控制板上顯示的還不相同，此種情況多是電源故障。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際遇到過(guò)的一次情況是CMD軟件診斷出故障的模塊24V電源負(fù)極接線虛聯(lián)，造成報(bào)該模塊通訊故障。

4.3 網(wǎng)絡(luò)供電電源故障

Interbus通訊要求的網(wǎng)絡(luò)供電電壓是DC 22.8V—26.4V，標(biāo)準(zhǔn)電壓是24V，在工廠實(shí)際應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果電壓低于23V時(shí)，整個(gè) interbus網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)就會(huì)變得不夠穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)發(fā)生模塊觸點(diǎn)指示燈已被點(diǎn)亮，但PLC內(nèi)未收到信號(hào)的情況，將系統(tǒng)的直流供電電壓調(diào)高些后，網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)良好。這說(shuō)明，如果要保證interbus網(wǎng)絡(luò)通訊良好，供電電壓最好保持在24V。

5 結(jié)語(yǔ)

從可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)講，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)縮短了維護(hù)和停機(jī)時(shí)間，并保證了系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期穩(wěn)定和系統(tǒng)之間通信的實(shí)時(shí)性，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。[3]該系統(tǒng)自投入運(yùn)轉(zhuǎn)以來(lái)，整個(gè)控制系統(tǒng)表現(xiàn)穩(wěn)定，出現(xiàn)故障也可根據(jù)觸摸屏上的報(bào)警信息較順利地處理解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊昌信，曹麗娜。通訊原理[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006

[2]德國(guó)Phoenix公司：Interbus Fieldbus，1999 機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]李偉，禇偉。基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的水泥廠集散控制系統(tǒng)【J】，控制工程，2006，（13）；129-133陳清泉

作者簡(jiǎn)介：

路書禮（1976-- ），男，漢族，山東莘縣人，工學(xué)碩士。