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　　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、成本低的特點。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)的接線方式的區(qū)別

　　在Profibus現(xiàn)場總線出現(xiàn)之前，現(xiàn)場控制傳感器、IO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。尤其現(xiàn)場是當輸入輸出元件距離控制器距離較遠時，不僅控制線數(shù)量多距離長，還存在著控制線受干擾導(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、傳動裝置和其它現(xiàn)場儀表及設(shè)備，對現(xiàn)場信號進行采集和監(jiān)控。只用一對雙絞線替代了傳統(tǒng)的大量的傳輸電纜，大大節(jié)省了電纜的費用，大大簡化了現(xiàn)場的控制電纜。也相應(yīng)節(jié)省了施工調(diào)試以及系統(tǒng)投運后的維護時間和費用。

　　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)上有通訊插頭，站點之間通過Profibus通訊線相連接。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。可以通過更換通訊板的方式進行排查。

　　(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)備維護人員來說是比較棘手的問題。但通過現(xiàn)象仔細分析，還是可以徹底解決的。

      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，可以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

　　當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)站點報警異常時，我們首先對通訊插頭、通訊線等外圍部分進行排查和處理。如果確認外圍網(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)的程序進行備份，更換新的CPU后，將備份的控制程序下載后在觀察趨勢記錄的網(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)備維護的必然趨勢。