基于RS485通訊協議的ACS模塊網絡問題解決思路

劉玉盛　張鳳珍　張路

摘 要：ACS是某著名油漆設備品牌自主開發的一款控制汽車行業涂裝車間供漆電動泵的產品，其功能特性能在流量變動時保持恒定壓力，且能做到輸送出口壓力脈沖忽略不計，以穩定控制供漆電動泵的輸出，保證供漆穩定，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從人機料法環分析如何徹底解決ACS模塊出現的網絡問題，希望能提供一定的參考。

關鍵詞：ACS 網絡故障 穩定

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，由于它的環保，在當今汽車行業使用越來越廣，保證水性漆的穩定性要求越來越高。公司為了滿足噴涂機器人的水性漆儲漆罐模式，特引進某品牌的ACS產品，它主要靠POS、TDC、PS三個傳感器通過內部計算，得出輸漆泵出口壓力的大小和流量，經過RS485網絡傳送數據，再經過Dvicenet網絡傳遞到PLC，從而實現PLC的監控;同時由POS、TDC、PS三個傳感器檢測通過內部計算得出的壓力和流量，結合當前控制模式，適當調整AB變頻器的輸出，控制泵頻，從而實現系統的穩定輸出。ACS控制原理示意圖1如下：

縱然ACS的特性是穩定輸出，但在項目調試過程中發現，ACS模塊在不同油漆模組使用條件下，均頻繁出現網絡問題，一個月內出現網路問題累計超過69次，故障時，網關上的紅色指示燈停止閃爍，綠色指示燈閃爍頻率變慢，油漆循環泵依然在運行，但現場員工在觸摸屏上無法看到正確的流量和壓力，油漆循環泵出口壓力和流量數據無法及時傳送到PLC程序里，也即不能實現實時監控，無法實時監控相應模組觀察電動泵泵出口壓力。每次處理問題時，都需要重新啟動ACS模塊，嚴重影響生產效率，同時，給員工造成了不必要的麻煩，為了盡快解決這一瓶頸，從以往網絡類似故障經驗去分析潛在原因，利用人機料法環工具探討，頭腦風暴法制定相關措施。

2 ACS網絡故障分析及處理方式

團隊經過頭腦風暴，多次現場跟蹤，利用人機料法環工具進行了深度剖析，如圖2

最終，找出7個以下末端因素，

1.電磁干擾

2.ACS接地不良

3.總線網絡異常

4.網關問題

5.ACS RS485端口問題

6.ACS數量過多

7.ACS芯片版本問題

2.1 電磁干擾

通過對電控柜的觀察發現電控柜的器件布局比較密集，柜內元器件可能會干擾RS485網絡，從而影響ACS通訊網絡。

排查驗證方式：將對講機分別靠近ACS模塊、RS485通訊模塊、現場循環泵，發現，當對講機靠近現場的循環泵時，ACS模塊反饋回來的數據會丟失，網絡故障出現。

為了消除這種可能的干擾，采取以下4措施作為驗證策略：①、將通訊電纜換成屏蔽雙絞線;②、ACS上加抗干擾電磁環;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

將原來串聯ACS的接地改為并聯接地，使所有ACS都能單獨接地，并確保ACS模塊100%實現接地。經過觀察，24小時之內，ACS仍有報警。

2.3 Devicenet網絡異常

考慮到RS485模塊與PLC之間的通訊是Devicenet網，為排除Devicenet網絡問題，采取了以下措施進行驗證：

a、將Devicenet網網線更換成成預鑄接頭式網線，跟蹤5小時，故障發生;

b、將Devicenet網控制改為以太網控制方式。跟蹤發現，24小時之內發生3次網絡故障

2.4 網關問題

針對網關潛在問題，主要從兩個角度分析，一是網關配置有問題，二是網關產品有問題。對此，采取以下措施：1.從其他使用正常的工廠正在使用的網關配置導入到我們現場網關，并對配置參數進行對比;2.將某默認網關更換成泗博品牌的網關。網絡故障依舊發生。

2.5 ACS的RS485網絡端口有問題

為排查ACS上的RS485網絡端口設計可能存在問題，將所有ACS模塊上的RS485通訊端口全部斷開，用萬用表測量不連接ACS模塊時的通訊電纜電壓，發現，在不帶負載的情況下，RS485電壓正常。2F9BFE54-AF23-4AFE-8214-4DCFAD7DB234

同時，選擇在網絡正常時與網絡不正常時，分別測量ACS模塊上的兩端接口對地電壓，得出：在網絡通訊正常時，ACS模塊485端口一端（A端）對地電壓VA=3.08V，另一端（B端）電壓為VA=0.91V，試驗測量如圖3、圖4所示：

在有網絡故障時，ACS模塊485端口A端對地電壓VA=4.58V，B端對地電壓VB=0.55V，試驗測量如圖5、圖6所示：

通過試驗對比，得出結論：排除網絡端口問題，問題鎖定在ACS模塊上。

2.6 ACS數量過多

現場網絡配置為：

1#網關：1#網關模塊下面帶19個ACS模塊，數據大小：INPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

2#網關：2#網關模塊下面帶20個ACS模塊，數據大小：INPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

考慮到每個網關所帶的ACS模塊數量過多，我們將兩個網關下的ACS模塊分別用1個小RS485小集線器，3個大集線器，每個大RS485集線器各帶幾個ACS模塊，網絡分配示意圖7如下：

實驗跟蹤72小時后，網絡故障仍發生，但當其中一個ACS出現故障后，不會影響所有的ACS模塊，哪臺ACS模塊發生故障，就重啟哪臺ACS即可，提高故障鎖定點的效率，減少響應時間。

2.7 ACS芯片版本問題

經過團隊一系列的分析與試驗，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資料，分析故障的原因在于，軟件開發者忽略了通訊在延遲情況下通訊指令處理，即主站發送指令給某個子站，子站迅速根據指令作出回應，如接受收據或者發送數據，通訊本身是在納秒級的時間下完成，即便這樣高速度響應，難免也會出現稍微延遲的情況，程序里面，主站根據規定好的時序，發送指令到某個子站，不做任何等待，隨即發送指令給第二個子站，此種情況下，很有可能發生“沖突”問題，從而導致網絡中斷。由此，聯系廠家，并得到廠家的幫助，升級ACS芯片和網關配置軟件版本，ACS芯片由原來的1.03版本升級到1.04版本，網關配置軟件由原來的1.01.001升級到1.01.005。軟件升級后，如出現子站相應延遲的話，即等待N個時序脈沖，N個脈沖后，放棄接受子站回應，發送通訊指令給下一子站。如此循環N次后，如始終不能得到該站信息，即認為是通訊故障。ACS版本升級后，再沒出現網絡故障。如圖8所示為升級后的版本：

3 結論

本文所闡述的主要是針對在項目調試階段所遇到的網絡故障問題，通過對網絡架構及故障現象剖析，利用魚骨圖分析方法篩選出7個潛在問題進行不斷實驗和確認，最終鎖定ACS模塊軟件版本設計程序考慮不周全導致，通過對ACS模塊版本升級，徹底解決了該網絡問題。本文針對ACS出現問題梳理的一些問題處理思路，為今后處理devicenet以及以太網等網絡故障時提供參考。隨著工業環保要求的不斷提高，汽車行業使用水性漆噴涂必將成為主流噴涂工藝，從而對供漆設備的要求將越來越高，ACS模塊的壓力和流量兩種運行模式確保了不同油漆不同設備所需運行的模式，可在流量模式下，穩定流量輸出控制水性溶劑，流量根據泵出口的壓力大小實現閉環控制，從而保證流量穩定;又可在壓力模式下，穩定壓力輸出控制水性油漆，壓力根據ACS計算出來的流量大小實現閉環控制，保證噴涂設備填充壓力充足。實際上，在后續運行中，ACS性能穩定，集成式控制油漆循環泵的輸出壓力和流量，相信該模塊的今后推廣應用中將會更加廣泛。

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