1. 引言

　　80年代末、90年代初現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)使得生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)單化，而且具有容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)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(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并且在自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

　　2. Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線與普通常規(guī)的接線方式的區(qū)別

　　在Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線出現(xiàn)之前，現(xiàn)場(chǎng)控制傳感器、IO模塊、電磁閥等輸入輸出裝置與控制器及計(jì)算機(jī)之間的連接主要以硬接線方式為主。但隨著現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出數(shù)量的增多，控制線的數(shù)量成倍的增長(zhǎng)。尤其現(xiàn)場(chǎng)是當(dāng)輸入輸出元件距離控制器距離較遠(yuǎn)時(shí)，不僅控制線數(shù)量多距離長(zhǎng)，還存在著控制線受干擾導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，弊端更為突出。

　　與現(xiàn)場(chǎng)硬接線不同，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線采用實(shí)心裸銅絲導(dǎo)體芯線，2芯絞和成對(duì)，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(dòng)化系統(tǒng)中將自動(dòng)化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)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(dòng)裝置和其它現(xiàn)場(chǎng)儀表及設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行采集和監(jiān)控。只用一對(duì)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(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間和費(fèi)用。

　　3. 常見(jiàn)總線結(jié)構(gòu)形式

　　常見(jiàn)的總線連接方式如圖1所示。

　　PLC的Profibus-DP口通過(guò)Profibus通訊插頭引出通訊線，每個(gè)站點(diǎn)(圖中的SEW伺服驅(qū)動(dòng)器)上有通訊插頭，站點(diǎn)之間通過(guò)Profibus通訊線相連接。大型設(shè)備站點(diǎn)比較多。

　　4. Profibus常見(jiàn)的異常故障

　　(1) 單個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)報(bào)警，出現(xiàn)這種異常如果報(bào)警固定站點(diǎn)，則問(wèn)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(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)更換通訊板的方式進(jìn)行排查。

　　(2) 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的掉站。出現(xiàn)這種異常故障對(duì)于設(shè)備維護(hù)人員來(lái)說(shuō)是比較棘手的問(wèn)題。但通過(guò)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(wèn)題

　　一個(gè)Profibus網(wǎng)絡(luò)有時(shí)會(huì)有十幾個(gè)或幾十個(gè)通訊頭。這些通訊頭上面有個(gè)標(biāo)注on/off的總線終端電阻開(kāi)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(shí)，總線終端電阻開(kāi)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(shí)，總線終端電阻開(kāi)關(guān)在off位置，即A1與A2、B1與B2短接。由于總線終端電阻開(kāi)關(guān)本身有觸點(diǎn)，通訊插頭經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間后，觸點(diǎn)會(huì)氧化，從而造成A1A2或B1B2之間存在電阻。接觸不好導(dǎo)致信號(hào)傳輸質(zhì)量差，從而造成整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無(wú)規(guī)律站點(diǎn)報(bào)警?！　?/p>

　　目前市場(chǎng)上有一款監(jiān)測(cè)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(gè)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(lái)(圖4)。

　　其中橫軸數(shù)字顯示各個(gè)站點(diǎn)的Profibus地址，縱軸數(shù)字代表信號(hào)質(zhì)量的好還。正常的信號(hào)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(shuō)明信號(hào)質(zhì)量較差?？梢愿鶕?jù)檢測(cè)結(jié)果針對(duì)信號(hào)質(zhì)量較差的站點(diǎn)進(jìn)行改善。

　　此儀器還可以通過(guò)趨勢(shì)的記錄測(cè)量檢測(cè)某一段時(shí)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(huì)出現(xiàn)站點(diǎn)報(bào)警的情況。但通過(guò)儀器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)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(shí)可以提前進(jìn)行改善，避免站點(diǎn)報(bào)警的異常出現(xiàn)。趨勢(shì)監(jiān)測(cè)如圖5所示。

      在趨勢(shì)監(jiān)測(cè)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(shí)刻出現(xiàn)了幀錯(cuò)誤。此儀器最多可記錄90小時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如監(jiān)測(cè)某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)趨勢(shì)信號(hào)全部為綠色，則說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)是健康的，運(yùn)行中是不會(huì)出現(xiàn)站點(diǎn)報(bào)警的。如趨勢(shì)記錄中出現(xiàn)了異常幀錯(cuò)誤紅點(diǎn)，則說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)是不健康的。當(dāng)紅點(diǎn)的強(qiáng)度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)便會(huì)出現(xiàn)站點(diǎn)報(bào)警現(xiàn)象。需要對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防性改善，至趨勢(shì)記錄中無(wú)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(gè)網(wǎng)絡(luò)插頭或通訊線出現(xiàn)異常都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的站點(diǎn)報(bào)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(bào)警異常時(shí)，我們首先對(duì)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(wú)異常，而不能解決時(shí)。下一步需要考慮控制系統(tǒng)的CPU硬件問(wèn)題，因?yàn)镃PU存在問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的站點(diǎn)報(bào)警。我們可以提前對(duì)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(shì)記錄的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，如無(wú)異常幀錯(cuò)誤紅點(diǎn)則說(shuō)明整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是健康狀態(tài)，問(wèn)題已徹底解決。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　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(chǎng)的IO模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器等輸入輸出設(shè)備連接的硬接線，大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)電纜的分布結(jié)構(gòu)，帶來(lái)了很多優(yōu)點(diǎn);但Profibus總線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)不好，會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的站點(diǎn)報(bào)警。為使設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行，需要運(yùn)用儀器對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(bào)警。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常后再去解決會(huì)造成較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，給生產(chǎn)帶來(lái)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(shì)?！?/p>