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(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn)。這項以智能傳感、控制、計算機(jī)、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(diǎn)，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(jī)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(dāng)輸入輸出元件距離控制器距離較遠(yuǎn)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(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)的大量的傳輸電纜，大大節(jié)省了電纜的費(fèi)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(yùn)后的維護(hù)時間和費(fèi)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(diǎn)(圖中的SEW伺服驅(qū)動器)上有通訊插頭，站點(diǎn)之間通過Profibus通訊線相連接。大型設(shè)備站點(diǎn)比較多。

　　4. Profibus常見的異常故障

　　(1) 單個站點(diǎn)出現(xiàn)報警，出現(xiàn)這種異常如果報警固定站點(diǎn)，則問題大多在站點(diǎn)本身。檢查站點(diǎn)本身的通訊設(shè)置、該站點(diǎn)的Profibus通訊板是否存在問題?？梢酝ㄟ^更換通訊板的方式進(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)備維護(hù)人員來說是比較棘手的問題。但通過現(xiàn)象仔細(xì)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(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(diǎn)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(diǎn)，通訊插頭經(jīng)歷了長時間后，觸點(diǎn)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(diǎn)報警?！　?/p>

　　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(diǎn)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(diǎn)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?？梢愿鶕?jù)檢測結(jié)果針對信號質(zhì)量較差的站點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)，出現(xiàn)紅點(diǎn)的是站點(diǎn)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(yùn)行中是不會出現(xiàn)站點(diǎn)報警的。如趨勢記錄中出現(xiàn)了異常幀錯誤紅點(diǎn)，則說明網(wǎng)絡(luò)是不健康的。當(dāng)紅點(diǎn)的強(qiáng)度超過一定數(shù)值時便會出現(xiàn)站點(diǎn)報警現(xiàn)象。需要對站點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防性改善，至趨勢記錄中無紅點(diǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)可正常穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)報警。

　　控制系統(tǒng)CPU出現(xiàn)異常

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)站點(diǎn)報警異常時，我們首先對通訊插頭、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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn);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(diǎn)報警。為使設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行，需要運(yùn)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(diǎn)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(jī)，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(yùn)行，是設(shè)備維護(hù)的必然趨勢?！?/p>