Profibus-DP網(wǎng)絡故障的分析與診斷技術研究

譚宏偉

摘要： Profibus-DP總線結構具有傳輸信息速度快、運營成本低的特點，在其設備運行過程中，因故障發(fā)生概率低往往會被忽視。但總線網(wǎng)絡故障一旦發(fā)生影響相對較大，且故障處理比較復雜，比較耗時。因此本文對總線網(wǎng)絡故障的診斷方法和診斷技術進行分析介紹，可以更好地對故障進行部位識別，更快速的處理故障，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

關鍵詞： Profibus-DP網(wǎng)絡故障;故障診斷

引言

隨著工業(yè)程度的不斷提升，自動化設備應用不斷加強。自動化程度地提升也帶來了更多的設備故障，在自動化設備中，總線故障的影響更為嚴重。一般情況下，電氣設備故障影響某一設備或某一工段的運行，但如果總線出現(xiàn)故障后，可能會影響整個工藝設備的運行，并且總線設備的處理難度較一般的電氣設備處理更加困難。較一般的電氣故障，網(wǎng)絡故障的發(fā)生概率相對較低，這也就是的設備維護人員往往著重關注設備的電氣故障，而忽視網(wǎng)絡故障的存在，對于總線的維護常常會被忽視。這一現(xiàn)實往往會使得網(wǎng)絡故障不能被及時有效地發(fā)現(xiàn)和解決，容易造成開機時間延誤和系統(tǒng)穩(wěn)定運行。針對這一情況，本文對Profibus-DP網(wǎng)絡故障的分析診斷方法進行分析介紹，以更好地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡故障排查的分析

Profibus-DP總線網(wǎng)絡具有數(shù)據(jù)傳輸速度高、運營成本低的優(yōu)點，主要用于設備級控制系統(tǒng)和分散式通信應用。Profibus-DP與Profibus-PA、Profibus-FMS構成了PROFIBUS標準。Profibus-DP總線網(wǎng)絡主要用于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸，該總線按照設定的周期依次從各從站中讀取相關的輸入數(shù)據(jù)，并且能有效及時地向各從站發(fā)出輸出數(shù)據(jù)，便于對各從站進行控制和管控。比較而言，DP總線的數(shù)據(jù)循環(huán)讀取和輸出時間短于PLC程序的循環(huán)時間，更具有傳輸效率。DP網(wǎng)絡除了可以進行周期性的數(shù)據(jù)傳輸工作，還能向智能化設備提供運行所需的數(shù)據(jù)信息，為組態(tài)、故障診斷和報警提供便利。總線結構可以實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳輸，其運行模式可以包括運行、停止、清除和報警等，控制指令允許輸出和輸入過程同步進行，只要數(shù)據(jù)滿足傳輸條件（海明距離為4）即可傳輸。通過在主站設備上安裝可變同步器可以實現(xiàn)對用戶信息傳輸過程的監(jiān)視作用，另外借助診斷系統(tǒng)可以有效實現(xiàn)故障類型的準確識別和定位。

由于Profibus-DP總線網(wǎng)絡故障的發(fā)生概率不大，日常維護工作中往往會被忽視，導致一旦發(fā)生網(wǎng)絡故障，不能被及時有效地發(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手段對網(wǎng)絡故障進行檢測控制。結合具體的故障發(fā)生及診斷經過，對故障的診斷方法近些年個說明。如下：

網(wǎng)絡故障發(fā)生時，可以通過DP總線插頭上的開關進行故障的定位診斷工作，選擇一個接觸點，將DP插頭的開關打開，如果前段沒有報警，表明故障發(fā)生在后段，否則故障在前段。利用這一方法進行逐一查找判別，可以找到故障的具體發(fā)生部位。

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

對于子站報出的故障報警，如DP插頭、通訊模塊存在故障需要進行及時的更換。如果線路受損或者存在接觸不良的情況，技術工作人員需要進行及時地更換維修處理。

通信電纜周圍如果存在強電磁干擾，或者通信設備沒能有效地進行接地處理，需要對通信電纜進行合理性的分析排查接地情況。

網(wǎng)絡系統(tǒng)安裝完畢后，測試數(shù)據(jù)正常，然而無法正常工作。檢測顯示測量全部正常。另外查詢分站ET200時測量無異常。但下面在PLC觀察的看到正常了。檢測是那種卡線的DP頭有塵土，最終導致聯(lián)結不牢所致，致使信號弱。

對于一些線路長度較長，站點相對較多的情況，無法快速準確地找到故障點，可以通過借助RS485中繼器適當提升總線的數(shù)量，另外還可以通過適當降低總線波特率來對故障的發(fā)生位置和類型進行排查。

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡故障診斷技術

故障診斷技術

編程診斷技術

編程診斷技術主要針對具有豐富的故障處理經驗，并且具有一定編程經驗的技術人員使用。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模塊能夠對故障數(shù)據(jù)進行分析處理，通過編程程序進行分析，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，可通過對數(shù)據(jù)分析找到故障發(fā)生站點，技術人員也能詳細查找故障的診斷信息。FC125可以對故障發(fā)生部位進行辨別，但技術人員不能獲得詳細的故障診斷信息。從應用實際而言，無論哪種模塊應用，均需要借助編程方法進行分析應用。

手動診斷技術

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

故障診斷工具

常用的故障診斷工具有兩個：西門子公司的總線物理測試儀BT200、診斷中繼器。BT200物理測試儀可以幫助工作人員對中斷線故障、電壓波動及短路故障等進行診斷，另外配合定位反射技術可以準確得到電纜的長度。

診斷中繼器是在中繼器的基礎之上添加相應的故障診斷功能，既可以起到中繼器的作用，也可以對總線進行連續(xù)的診斷，能夠幫助技術人員開展各種類型的故障診斷技術，如故障定位、站點的間距測試。實際應用過程中，診斷中繼器可以就故障的類型給出相應的引發(fā)原因分析，為總線維護和故障進行有效地預防。

隨著技術的不斷發(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，該工具實現(xiàn)了分析儀、示波儀、條形圖等的集成，利用先進的算法和協(xié)議，構建與電氣測量間的智能連接，能夠較為精準地實現(xiàn)對系統(tǒng)的復雜故障進行診斷，如電磁干擾、設備故障等。

結語

一般情況下，Profibus-DP網(wǎng)絡故障發(fā)生概率較低，往往會被設備維護人員所忽視。但一旦發(fā)生網(wǎng)絡故障影響相對比較嚴重，且不能及時有效地得到解決。本文對DP網(wǎng)絡故障的診斷方法和診斷技術進行介紹，可以在很大的程度上提升設備運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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