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通讯故障,快速解决的实际案例

http://www.printing.hc360.com2018年09月18日09:20 来源:中华纸业T|T

    主要介绍关于分切机的系统结构及其PROFIBUS通讯故障现象与处理过程,具体描述了终端电阻的原理及其特性,同时结合故障处理过程,对PROFIBUS现场总线故障的处理方法提出了有效可行的几点意见。

    某烟纸生产企业进口高速分切机系统采用西门子S7317-2DP控制器,传动用MM440变频器控制电机输出。另S7313做为一个安全PLC为重要安全动作做双冗余控制。摇臂的角度计算采用力士乐公司HNC100数字轴控制器。HNC100带有一个COM\localCAN(连接PROFIBUS通讯接口)、一个encoder接口、一个模拟量接口、一个数字量接口、一个localCAN接口(可以连接PC监控),另外还有一地址指针,如图1所示。控制系统结构示意如图2所示。

    

    图1HNC100数字轴控制器

    

    图2控制系统结构

    1故障案例

    1.1公司一台分切车TP270出现报警:显示通讯故障、HNC无法找到、上位机TP270数据丢失,时好时坏。

    处理过程:监控PLC,硬件诊断,只有HNC找不到,更换HNC上的总线连接器没多长时间,又报HNC通讯丢失故障;此后尝试更换HNC故障依然如此;把连接器终端电阻拨到相反位置后拨回时又找到HNC了,但时好时坏,故障依然没有排除。此后曾经改变通讯网络格局,故障依然如此。更换最后一段通讯电缆,通讯还是时好时坏,后又把最后三段(如图2所示)的通讯电缆更换掉(包括整个系统所有的总线连接器),但故障依旧。最后确定是通讯电缆的问题,通往楼上控制柜这一段通讯线走地下、过桥架,有很多弯,可能出现破损。更换后,故障消除。

    1.2触摸屏显示数据丢失,变成“####”,PLCS7317-2DP“SF”和“BF”报警,通过硬件诊断发现所有硬件都无法找到。

    处理过程:更换PLC到长度计数控制器的连接器后,通讯仍旧无法联接;更换PLC后故障依旧(曾经发生过一次相同故障,第一段插在PLC上的总线连接器有问题,更换后,故障消除);最后按照总线物理连接的线路,一段一段排除,按照图2标识,从节点5依次切断后边的通讯,把总线连接器的终端电阻拨到“ON”上,硬件监控时发现,在“12”处以前硬件监控都能找到各个从站点,在站点“13”拨过后,故障依旧,通讯不成功。更换此节点的总线连接器后,通讯恢复正常。

    2PROFIBUS-DP现场总线

    2.1物理组成

    PROFIBUS由PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA和PROFIBUS—FMS三个兼容部分组成,但现在用的大部分是PROFIBUS—DP,其主要用于自动化系统中单元控制级设备与分布式I/O的通讯,可以取代4——20mA的模拟量信号传输。PROFIBUS-DP使用第1层、第2层和用户接口层。非常适合PLC与现场分布式I/O设备之间的通讯。主站之间是令牌方式;主站与从站之间采用主从方式,以及两种方式的混合。

    总线连接器的接线方法是:(1)网络两端的总线连接器都接进:A1B1,出线接A2B2。如图3所示。(2)网络两端的总线连接器的终端电阻选择打到ON。

    图3总线连接器

    2.2终端电阻

    终端电阻是为了消除在通讯电缆中的信号反射。在通讯过程中,有两种信号导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。

    阻抗不连续,信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。

    引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。

    要减弱反射信号对通讯线路的影响,通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,经常采用加偏置电阻的方法。

    因为PROFIBUS的连接电缆通常采用TYPEA标准,其中的电缆阻抗值最大为165Ω,390/220/390的等效电阻是170Ω,是为了实现阻抗匹配。当没有通讯进行时,终端电阻可以保证信号线间的电压差。通常加载在终端的电压为5V,390/220/390使得两信号线点的电压值分别为1.95V和3.05V,是理想的静态电压(差分),以上标准只针对PROFIBSUDP协议。

    2.3PROFIBUS通讯故障主要来源

    (1)PROFIBUS总线电缆线电缆皮薄,容易在拉电缆时损坏电缆皮,造成信号畸变。故障1即是此类问题,非常难查。

    (2)连接器头上的ON/OFF开关不好用,此次故障就是ON/OFF开关120Ω电阻值调变造成数据不正常。

    (3)还有就是接地不良造成通讯接口损坏。之前曾碰到因接地不良导致通讯接口损坏的情况,并且一烧就是几个。在屏蔽层的中途(包括节点)不应该接地,断开的屏蔽必须重新连接,最后只在一端接地。若是可能可以把通讯单独接地。

    (4)低频干扰造成通讯故障,如在启动电机时会报通讯故障,就要做好屏蔽,电缆穿钢管(或直接使用铠装电缆)。

    2.4通讯故障的主要解决方法

    (1)一般情况下,仔细检查总线连接器有无问题,是否有人不小心把终端电阻误拨误碰造成通讯故障或者接头终端电阻的开关位置不牢。

    (2)检查PLC报警状况。通过硬件监控可以看到是哪一段出现通讯故障,直接更换总线连接器或者此段的电缆线即可。

    (3)若是碰到类似故障2所有数据都丢失的情况,只能一段段的切断后方的通讯,通过硬件诊断来确认出现故障的节点,然后一一解决。

    (4)可以把通讯波特率调低,或者改变一下通讯网络布局。

责任编辑:张雨

Tel:010-61723640

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