一次profibus―dp網(wǎng)絡(luò)干擾故障的處理

1、<p>　　一次PROFIBUS―DP網(wǎng)絡(luò)干擾故障的處理</p><p>　　[摘 要]PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)在生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警引起設(shè)備停機(jī)，分析原因是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善以及網(wǎng)段施工不嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范造成，通過重新敷設(shè)通訊電纜，確保接地良好和修改DP網(wǎng)絡(luò)傳輸率等措施，保證了網(wǎng)路通訊正常。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)、電磁干擾、傳輸率 &l

2、t;/p><p>　　中圖分類號(hào)：S7520 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）10-0059-01 </p><p>　　由于PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線具有適合于快速、時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用和復(fù)雜的通信任務(wù)的特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于流水線加工的過程自動(dòng)化領(lǐng)域。但由于用戶對PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)的了解程度不同，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場情況復(fù)雜，因而導(dǎo)致通訊上存在隱患和故障

3、，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將有可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作，從而影響整個(gè)生產(chǎn)的運(yùn)行。下面通過一個(gè)故障實(shí)例的排查和解決，分享一下PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在使用過程中遇到的問題和故障分析思路。 </p><p>　　某卷煙加工企業(yè)制絲車間梗絲工藝段在實(shí)際生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警引起的設(shè)備停機(jī)現(xiàn)象，復(fù)位故障報(bào)警后設(shè)備重啟運(yùn)行正常，在很大程度上直接影響生產(chǎn)的質(zhì)量和進(jìn)度。該工藝段設(shè)備控制系統(tǒng)采用西門子公司S7-40

4、0PLC作為控制主站，由PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)連接現(xiàn)場I/O 子站進(jìn)行通訊，不具備PROFINET接口的變頻器等設(shè)備通過PROFIBUS-DP與PLC相連， 對部分電機(jī)完成啟、停和調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)工藝段設(shè)備按工藝要求完成生產(chǎn)。由于PROFIBUS-DP總線上連接的設(shè)備多，分布距離長，設(shè)計(jì)時(shí)為保證網(wǎng)絡(luò)通訊正常可靠，使用了4個(gè)OLM組成DP總線的光纖環(huán)網(wǎng)，分3組將PROFIBUS-DP設(shè)備接入與主站進(jìn)行通訊。 </p>&l

5、t;p>　　經(jīng)過查看故障報(bào)警記錄，該網(wǎng)絡(luò)故障主要集中在連接變頻器驅(qū)動(dòng)的PROFIBUS-DP網(wǎng)段，通常這種時(shí)斷時(shí)續(xù)的網(wǎng)絡(luò)故障都是由于DP網(wǎng)絡(luò)受干擾，影響通訊傳輸引起的。通過查閱相關(guān)資料，我們分析影響DP網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸?shù)脑蛑饕幸韵聨c(diǎn)： </p><p>　　1 網(wǎng)絡(luò)布線不規(guī)范 </p><p>　　1）選擇標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS通訊電纜 </p><p>　　

6、2）屏蔽層多點(diǎn)接地 </p><p>　　對于所有的PROFIBUS站點(diǎn)都要求進(jìn)行接地處理，即“多點(diǎn)接地”。 </p><p><b>　　3）規(guī)范布線 </b></p><p>　　不同電壓等級(jí)的電纜分線槽布線，如果現(xiàn)場無法分線槽布線，則將兩類電纜盡量遠(yuǎn)離，中間加金屬隔板進(jìn)行隔離，同時(shí)金屬線槽要做接地處理；通訊電纜與動(dòng)力電纜避免長距離平行布線

7、，可以交叉布線，兩根交叉布線的電纜相互之間不會(huì)因?yàn)槿菪择詈隙a(chǎn)生干擾；通訊電纜過長時(shí)，不要形成環(huán)狀，如果有磁力線從環(huán)中間穿過時(shí)，根據(jù)“右手定律”，容易產(chǎn)生干擾信號(hào)。 </p><p>　　2 通訊電纜的屏蔽層在電柜內(nèi)的處理不好 </p><p>　　需要將屏蔽層壓在插頭的金屬部分外，還需要注意屏蔽層不要?jiǎng)冮_的太長，否則會(huì)暴露空間，成為容易受干擾的“天線”。另外，通訊電纜在進(jìn)、出電柜時(shí)，都應(yīng)

8、該將電纜的屏蔽層進(jìn)行接地處理。這樣避免外部的干擾信號(hào)進(jìn)入電柜，同時(shí)也避免柜內(nèi)產(chǎn)生的干擾對外部設(shè)備造成影響。 </p><p>　　3 變頻器等干擾源設(shè)備對通訊的影響 </p><p>　　變頻器等比較大功率的設(shè)備除了通過干擾電源、通過空間輻射干擾影響設(shè)備正常運(yùn)行外，隨著變頻器等設(shè)備具有PROFIBUS通訊的能力，這些設(shè)備產(chǎn)生的干擾也有可能直接進(jìn)入通訊系統(tǒng)。 </p><

9、p>　　根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場安裝的情況，我們認(rèn)為在系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)，系統(tǒng)接地和線纜鋪設(shè)對系統(tǒng)可靠性的影響已得到足夠重視，動(dòng)力電纜和通訊線纜也進(jìn)行了分開鋪設(shè)，但動(dòng)力電纜和通訊線纜進(jìn)入變頻柜后有混行和交叉情況，PROFIBUS-DP總線的屏蔽處理也不完善；同時(shí)由于我車間變頻器采用集中放置，啟、停時(shí)產(chǎn)生的諧波較大，對系統(tǒng)信號(hào)干擾影響很大，極可能導(dǎo)致啟、停、換向和調(diào)速時(shí)干擾信號(hào)引起網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警。所以考慮從以下幾個(gè)方面采取措施對故障進(jìn)行解決

10、： </p><p>　　1 檢查通訊電纜的接地情況。 </p><p>　　2 按規(guī)范處理并檢查通訊電纜的屏蔽。 </p><p>　　3 對集中放置變頻器電柜內(nèi)的動(dòng)力電纜和通訊電纜的走線進(jìn)行重新布置，分區(qū)鋪設(shè)，避免平行布線；電纜過長的剪短重接，不形成環(huán)狀磁力線干擾；替換大功率電機(jī)動(dòng)力電纜，采用屏蔽電纜接地。 </p><p>　　4 檢查

11、變頻器安裝背板接地，對變頻器通訊電纜進(jìn)、出線屏蔽接地進(jìn)行接地可靠性處理，減小變頻器驅(qū)動(dòng)對網(wǎng)絡(luò)的干擾。 </p><p>　　通過以上改進(jìn)措施，故障頻率顯著減少，但仍會(huì)不定時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警，故障并未能徹底得到解決。測試的結(jié)果表明：雖然系統(tǒng)的抗干擾能力得到了加強(qiáng)，但集中放置變頻器產(chǎn)生的干擾源并沒有消除，短期內(nèi)不可能改變這種控制方式，只能另想辦法解決。 </p><p>　　PROFIBUS-

12、DP總線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的時(shí)候，在網(wǎng)絡(luò)屬性中可以對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中的傳輸率進(jìn)行設(shè)置（HW Config→General→Properties...→Network Settings→Transmission Rate），一般設(shè)計(jì)都采用默認(rèn)值：187.5Kbps，但是我們知道網(wǎng)絡(luò)中在滿足數(shù)據(jù)交換需求的條件下傳輸率越低，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸越穩(wěn)定，傳輸過程中數(shù)據(jù)的丟包、錯(cuò)包情況越少，相應(yīng)的抗干擾的能力也就越強(qiáng)。到底該設(shè)置多大的傳輸率即能抗干擾又能滿足數(shù)據(jù)傳輸要

13、求呢？ </p><p>　　首先我們現(xiàn)場使用的丹佛斯FC300型變頻器不支撐45.45Kbps的網(wǎng)絡(luò)傳輸率，所以這個(gè)選項(xiàng)可以排除；其次變頻器的數(shù)據(jù)交換輸入和輸出加起來需要使用24 Byte（字節(jié)），而DP網(wǎng)段上的其它設(shè)備最大的數(shù)據(jù)交換才使用40 Byte（字節(jié)），最小選項(xiàng)9.6Kbps遠(yuǎn)遠(yuǎn)能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，但為了不至于將網(wǎng)絡(luò)傳輸速度拖的太慢，最終選擇19.2Kbps作為DP網(wǎng)絡(luò)的傳輸率。 </p>

14、;<p>　　改變PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)傳輸率后，重新進(jìn)行測試，網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警消除，DP網(wǎng)段上其它設(shè)備運(yùn)行正常，整個(gè)工藝段生產(chǎn)控制系統(tǒng)也運(yùn)行正常，問題圓滿解決。 </p><p>　　隨著PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)干擾問題一直困擾著用戶，結(jié)合此次故障排除的過程和實(shí)際生產(chǎn)遇到的問題，我們深刻的體會(huì)到，大部分此類故障都是前期設(shè)計(jì)不完善以及安裝不嚴(yán)格遵照規(guī)范施工造成的，諸如網(wǎng)絡(luò)線材不

15、符合標(biāo)準(zhǔn)、線纜混合鋪設(shè)、屏蔽層接地不可靠、DP網(wǎng)絡(luò)適配器電壓不穩(wěn)定和干擾源設(shè)備對通訊的影響等等，在使用過程中發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，這些地方也應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)行檢查，當(dāng)然，文中提到的修改DP網(wǎng)絡(luò)傳輸率的方法也可以作為應(yīng)急恢復(fù)生產(chǎn)和補(bǔ)救措施應(yīng)用，也算是從不同的角度為此類網(wǎng)絡(luò)故障的解決提供參考。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] PROFIBU