1引言

　　80年代末、90年代初現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)過程 現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系 更趨于簡單化，而且具有容錯能力強、安全性好、成本低 等特點。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù)字通訊等技 術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成 為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點，并且在自動化控制領(lǐng)域內(nèi)得到 了廣泛的應(yīng)用。

　　2 Profibus現(xiàn)場總線與普通常規(guī)接線方式的 虱

　　在Profibus現(xiàn)場總線出現(xiàn)之前，現(xiàn)場控制傳感器、I0 模塊、電磁閥等輸入輸出裝置與控制器及計算機之間的連 接主要以硬接線方式為主。但隨著現(xiàn)場輸入輸出數(shù)量的增 多，控制線的數(shù)量成倍的增長。尤其是當(dāng)現(xiàn)場輸入輸出元 件距離控制器較遠(yuǎn)時，不僅控制線數(shù)量多、距離長，還 存在看控制線受干擾導(dǎo)致信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，弊端更為 突出。

　　與現(xiàn)場硬接線不同，Profibus現(xiàn)場總線采用實心裸 銅絲導(dǎo)體芯線，2芯絞和成對，芯線紅綠二色，鋁箔和加 密裸金屬絲編制層，屏蔽效果更好，紫色PVC外護(hù)套° Profibus總線在自動化系統(tǒng)中將自動化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場 信號單元相連接，也可直接連接帶有接口的變送器、執(zhí)行 器、傳動裝置和在 其它現(xiàn)場儀表及設(shè)備，對現(xiàn)場信號進(jìn)行采 集和監(jiān)控。只用一對雙絞線替代了傳統(tǒng)大量的傳輸電纜， 大大節(jié)省了電纜的費用，簡化了現(xiàn)場的控制電纜，也相應(yīng) 節(jié)省了施工調(diào)試以及系砌運后的維護(hù)時間和費用。

　　3常見總線結(jié)構(gòu)形式

　　常見的總線連接方式如圖1所示。

　　PLC的Profibus-DP 口通過Profibus通訊插頭引出通訊 線，每個站點(圖中的SEW伺服驅(qū)動器)上有通珊S頭，站 點之間通過Profibus通訊線相遂妾，一般來說，大型設(shè)備站 點比較多。

　　4 Profibus常見的異常故障

　　(1) 單個站點出現(xiàn)報警，出現(xiàn)這種異常如果報警固定 站點，則問題大多在站點本身。檢查站點本身的通訊設(shè)置、 該站點的Profibus通訊板是否存在問題，可以通過跋通訊 板的方式進(jìn)行排查。

　　(2) 整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無規(guī)律的掉站。出現(xiàn)這種異常故障 對于設(shè)舔護(hù)人員來說是比較棘手的問題，但通過幡仔細(xì) 分析，還是可以徹底解決的。

圖 1 常見的總線連接方式

　　? Profibus通訊插頭存在問題

　　一個Profibus網(wǎng)絡(luò)有時會有十幾個或幾十個通訊頭。這些通訊頭上面有個標(biāo)注on/off的總線終端電阻開關(guān)，內(nèi)部線路如圖2所示。

　　一般當(dāng)插頭處于終端位置(首尾)時，總線終端電阻開關(guān)放在on的位置，站點為網(wǎng)絡(luò)提供電壓。插頭處于網(wǎng)絡(luò)中間位置時，總線終端電阻開關(guān)在off位置，即A1與A2、B1與B2 短接。由于總線終端電阻開關(guān)本身有觸點，通訊插頭經(jīng)歷了長時間后，觸點會氧化，從而造成A1A2或B1B2之間存在電阻，接觸不好導(dǎo)致信號傳輸質(zhì)量差，從而造成整個通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無規(guī)律站點報警。

　　目前市場上有一款監(jiān)測通訊質(zhì)量的儀器BC-700-BP，這種儀器可以直接插在網(wǎng)絡(luò)中將各個站點的通訊質(zhì)量，以柱形圖的形式直觀地顯示出來(圖4)。

　　其中橫軸數(shù)字顯示各個站點的Profibus地址，縱軸數(shù)字代表信號質(zhì)量的好還。正常的信號質(zhì)量值都大于2.5以上，即圖中顯示綠色的部分。低于2.5的以黃色部分顯示，說明信號質(zhì)量較差，可以根據(jù)檢測結(jié)果針對信號質(zhì)量較差的站點進(jìn)行改善。

　　此儀器還可以通過趨勢的記錄測量檢測某一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的變化情況，由于網(wǎng)絡(luò)本身不正常，不一定會出現(xiàn)站點報警的情況。但通過儀器對網(wǎng)絡(luò)的趨勢監(jiān)控可以看到網(wǎng)絡(luò)的運行是否正常，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不健康時可以提前進(jìn)行改善，避免站點報警的異常出現(xiàn)。趨勢監(jiān)測如圖5所示。

　　在趨勢監(jiān)測圖5中，顯示綠色的是正常的站點，出現(xiàn)紅點的是站點在這一時刻出現(xiàn)了幀錯誤。此儀器最多可記錄90 小時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，如監(jiān)測某一個時間段內(nèi)趨勢信號全部為綠色，則說明網(wǎng)絡(luò)是健康的，運行中是不會出現(xiàn)站點報警的。如趨勢記錄中出現(xiàn)了異常幀錯誤紅點，則說明網(wǎng)絡(luò)是不健康的。當(dāng)紅點的強度超過一定數(shù)值時便會出現(xiàn)站點報警現(xiàn)象， 需要對站點進(jìn)行預(yù)防性改善，至趨勢記錄中無紅點現(xiàn)象出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可正常穩(wěn)定運行。

　　一般我們改善網(wǎng)絡(luò)的方法是更換通訊插頭和通訊線。網(wǎng)絡(luò)中，某個網(wǎng)絡(luò)插頭或通訊線出現(xiàn)異常都會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無規(guī)律的站點報警。

　　? 控制系統(tǒng)CPU出現(xiàn)異常

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)站點報警異常時，我們首先對通訊插頭、

　　圖 2 內(nèi)部線路

圖 3 總線連接圖

圖 4 BC-700-BP 儀器監(jiān)測通訊質(zhì)量圖

圖 5 趨勢監(jiān)測圖

　　通訊線等外圍部分進(jìn)行排查和處理。如果確認(rèn)外圍網(wǎng)絡(luò)無異常，而不能解決時。下一步需要考慮控制系統(tǒng)的CPU硬件問題，因為CPU存在問題也會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無規(guī)律的站點報警。我們可以提前對控制系統(tǒng)的程序進(jìn)行備份，更換新的CPU后，將備份的控制程序下載后，再觀察趨勢記錄的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，如無異常幀錯誤紅點則說明整個網(wǎng)絡(luò)是健康狀態(tài)，問題已徹底解決。

　　5 結(jié)束語

　　Profibus總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)替代了原始的控制系統(tǒng)

　　與現(xiàn)場的IO模塊、伺服驅(qū)動器等輸入輸出設(shè)備連接的硬接線，大大簡化了現(xiàn)場電纜的分布結(jié)構(gòu)，帶來了很多優(yōu)點;但Profibus總線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)不好，會使設(shè)備出現(xiàn)無規(guī)律的站點報警。為使設(shè)備穩(wěn)定的運行，需要運用儀器對網(wǎng)絡(luò)信號情況定期進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)防，網(wǎng)絡(luò)不健康到一定程度的表現(xiàn)形式就是設(shè)備出現(xiàn)異常的站點報警。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常后再去解決會造成較長時間的停機，給生產(chǎn)帶來一定損失，所以用儀器定期監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，確保網(wǎng)絡(luò)的健康運行，是設(shè)備維護(hù)的必然趨勢。