Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線的系統(tǒng)優(yōu)化

[摘 要]針對Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線上的使用現(xiàn)狀，闡述部分網(wǎng)絡(luò)器件的原理及使用方法，分析生產(chǎn)線常見的網(wǎng)絡(luò)故障、提出相應解決方法，以及在日常網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護過程中所需注意事項。

[關(guān)鍵詞]Profibus-DP網(wǎng)絡(luò) 中繼器 放大信號 拓撲結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TD637 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0006-01

前言：唐鋼冷軋2#連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線采用的是Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定與產(chǎn)品質(zhì)量息息相關(guān)，因此熟悉網(wǎng)絡(luò)器件的原理及正確掌握其使用方法、總結(jié)處理網(wǎng)絡(luò)故障的經(jīng)驗尤為重要。

正文：Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)傳輸采用一種兩端有終端的總線拓撲結(jié)構(gòu)，可以確保在網(wǎng)絡(luò)通訊期間接入或斷開一個或多個站而不影響其它站的通訊。在整個Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，起著至關(guān)重要作用的網(wǎng)絡(luò)器件是型號為6ES7972-0AA01-0XA0的西門子RS485中繼器。

RS485中繼器上下分為兩個網(wǎng)絡(luò)段，其中A1/B1和A1？/B1？是網(wǎng)絡(luò)段1的一個Profibus接口，A2/B2和A2？/B2？是網(wǎng)絡(luò)段2的一個Profibus接口，PG/OP接口屬于網(wǎng)絡(luò)段1。在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，中繼器連接了網(wǎng)段1和網(wǎng)段2，由于中繼器內(nèi)部是隔離的，因而作為網(wǎng)段1來講，中繼器就是該網(wǎng)段的一個終端設(shè)備，終端電阻是為了消除在通訊電纜中的信號反射，當信號出現(xiàn)反射時，整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)就會混亂，最后導致DP站點通訊故障。在網(wǎng)段1中，應該將Profibus網(wǎng)線接在A1/B1上，同時網(wǎng)段1的終端電阻設(shè)置為“On”；而網(wǎng)段2與網(wǎng)段1類似，也需要將電纜連接在A2/B2上，同時終端電阻設(shè)置為“On”。其設(shè)置圖如下：

信號再生是在網(wǎng)段1和網(wǎng)段2之間實現(xiàn)的，同一網(wǎng)段內(nèi)信號不能再生。兩個網(wǎng)段之間是物理隔離的，因而中繼器除了擴展網(wǎng)段外，還有一個作用就是可以進行網(wǎng)絡(luò)隔離。中繼器雖然能起到延長總線的傳輸距離或者放大信號的作用，但在安裝位置上有著特殊的要求，在加裝RS485中繼器時，如果裝在離主站最近的位置，放大的可能是一個失真的信號，如果離主站太遠，則有可能起不到放大信號的作用。因此中繼器一般加裝在DP網(wǎng)絡(luò)的中間部位效果最好，可以使用西門子總線測試儀對信號的衰減情況進行測試，以便確定加裝位置。

生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到網(wǎng)絡(luò)閃斷的情況，網(wǎng)絡(luò)閃斷主要是源于通訊硬件狀態(tài)不穩(wěn)定，我們只需觀察、判斷具體不穩(wěn)定的硬件設(shè)備，然后更換即可解決故障。但如果是由于干擾引起的網(wǎng)絡(luò)閃斷判斷故障點就不是很容易，我們將日常遇到的干擾類型總結(jié)如下：（如圖1）

1、電源干擾

在很多時候，由于電源引入的干擾而造成網(wǎng)絡(luò)閃斷的情況時有發(fā)生，控制系統(tǒng)一般都是直流24V電源供電，交流電源的絕緣損壞或者不達標，導致低壓交流電竄入直流系統(tǒng)中，就會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)閃斷的情況，如果竄入的低壓交流電足夠大甚至會燒毀通訊模塊。

2、信號干擾

鍍鋅生產(chǎn)線的設(shè)備繁多，在電纜隧道中通訊電纜橋架和動力電纜橋架難免有間距不達標的地方，再加上一些負荷比較大的電機頻繁起停，極易引起動力電纜產(chǎn)生的磁場迅速變化，從而對線路信號的傳輸產(chǎn)生干擾，達到一定程度時就會導致站點丟失甚至系統(tǒng)癱瘓。

3、負載干擾

在控制系統(tǒng)中，往往具有很多具備儲能特性的負載，由于沒有加裝信號隔離裝置或者浪涌吸收器，當控制觸點切換時就將產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍甚至數(shù)十倍的反電動勢，這會對系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生較大的沖擊。

4、接地干擾

PLC控制盤柜與大地之間存在著電位差，規(guī)范而良好的接地系統(tǒng)可以減少由于這種電位差而引起的干擾電流?；烊胄盘柧€與通訊線纜的干擾，可通過接地線引入大地，從而減少干擾的影響。不合格的地線和不規(guī)范的接地方式通常是引起接地干擾的重要原因。

產(chǎn)生干擾的原因雖然很多，成因也很復雜，但處理起來也不是沒有辦法，要想把一套設(shè)備建好、用好、維護好，恐怕我們還要從防治干擾的角度做好以下這幾方面的工作：

1、設(shè)備選型要規(guī)范

在設(shè)備選型時，一定要首選抗干擾能力強的產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家信譽高、技術(shù)力量雄厚的企業(yè)。

2、采用高質(zhì)量的電源，有效抑制高頻諧波

采用高質(zhì)量的電源是抑制電網(wǎng)干擾的一種極其有效的方法?，F(xiàn)在常用的UPS和凈化電源裝置都具有很強的干擾隔離性能，所以根據(jù)現(xiàn)場情況加裝必要的電源隔離裝置，可以有效的抑制電網(wǎng)干擾，尤其是高頻諧波的干擾。

3、規(guī)范施工

在設(shè)備安裝調(diào)試階段，規(guī)范施工，避免動力電纜與信號線（包括通訊線纜）在同一橋架內(nèi)或同一層內(nèi)混合鋪設(shè)、對重要部件及線纜進行屏蔽接地處理、濾波處理，加裝隔離裝置等都能有效的抑制干擾的產(chǎn)生。

4、正確規(guī)范的安裝、使用地線

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一，正確規(guī)范的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾。在Profibus-DP接頭安裝時，應該確保屏蔽層被壓在插頭的金屬部分，不能將屏蔽層剝離的太長，這樣暴露在電磁空間中，容易成為受干擾的天線。同時需將Profibus-DP電纜在柜中余留比較長的，或者把通訊電纜打成環(huán)形捆的，分別剪切成合適的長度，否則此時如果有磁力線從環(huán)形中間穿過，根據(jù)右手定律，容易產(chǎn)生干擾信號，這樣會對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾作用。經(jīng)過以上措施，基本可以消除干擾信號對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響。

5、必要時加裝信號中繼器

以上介紹的西門子RS485中繼器是一種很好的信號放大器，可以有效的保證信號傳輸質(zhì)量、提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

結(jié)束語：在實際的生產(chǎn)現(xiàn)場中Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性還是比較高的，但是如果其網(wǎng)絡(luò)線路缺少終端、短路或者受到干擾甚至網(wǎng)絡(luò)硬件損壞也會出現(xiàn)閃網(wǎng)的現(xiàn)象，嚴重時還會導致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。在有些情況下由于網(wǎng)絡(luò)上某個子站參數(shù)配置或者硬件的問題，往往是該子站單獨出現(xiàn)故障，不會影響到其他的子站和主站之間的通信。本文針對Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)線路和中繼器的特性進行了分析，列舉了在實際工作中常遇到的網(wǎng)絡(luò)故障，并給出解決辦法，交流經(jīng)驗以實現(xiàn)生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]徐文輝：Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)概述，航空電子技術(shù)，2000（1）：26—32.

[2]張志學、肖志懷、李朝暉：Profibus-DP總線技術(shù)介紹，電站系統(tǒng)工程，2001.

[3]西門子公司S7-400可編程控制器硬件和安裝手冊2007：157-169.

作者簡介

唐鋼自動化公司，賈東光，性別：男，籍貫：河北唐山，出生年月：1982年4月，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：冶金自動化。