王成鎮(zhèn)，張鳳武，刁魯南

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司中厚板廠，山東濟(jì)南250101）

PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線常見(jiàn)故障分析

王成鎮(zhèn)，張鳳武，刁魯南

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司中厚板廠，山東濟(jì)南250101）

PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)常出現(xiàn)通訊中斷或某些子站報(bào)通訊故障。分析認(rèn)為是通訊電纜太長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)衰減、DP通訊頭阻值過(guò)小、電磁干擾和接地等原因所致，采用加裝中繼器，重新敷設(shè)通訊電纜，確保接地良好等措施，保證了通訊網(wǎng)路正常。

PROFIBUS DP；電磁干擾；PLC；通訊

隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，總線的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。某軋鋼廠精軋機(jī)采用全自動(dòng)軋鋼，所有輥道控制都參與自動(dòng)，某一輥道出現(xiàn)故障則自動(dòng)軋鋼就取消。輥道分為8大組19小組，每小組采用一套西門子PLC37-300來(lái)進(jìn)行邏輯控制，驅(qū)動(dòng)采用變頻器。這19套PLC通過(guò)通訊模塊CP342-5和雙絞線聯(lián)起來(lái)組成DP網(wǎng)絡(luò)，與SIMADYN D進(jìn)行通訊。子站4～20在主控室內(nèi)，距離SIMADYN D控制室有30 m的直線距離，而子站22～25在另一配電室，距離主控室100 m的直線距離。通訊電纜的走向是從SIMADYN D柜到主控室再到另一配電室。運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)常出現(xiàn)通訊中斷或某些子站經(jīng)常報(bào)通訊故障，影響自動(dòng)控制，為此，進(jìn)行仔細(xì)排查。

1 故障現(xiàn)象

故障1，調(diào)試期間，只要送電就偶爾報(bào)通訊故障，各子站隨機(jī)出現(xiàn)通訊故障，特別是22～25這4個(gè)子站尤為頻繁。粗略檢測(cè)回路電阻，阻值為112 Ω左右，阻值在正常范圍內(nèi)。

故障2，正常生產(chǎn)時(shí)，各子站隨機(jī)出現(xiàn)通訊故障，導(dǎo)致跳閘而無(wú)法生產(chǎn)。粗略檢測(cè)回路電阻，阻值為85 Ω，阻值不在正常范圍內(nèi)。

故障3，正常生產(chǎn)中，當(dāng)輥道運(yùn)行時(shí)偶爾22～25子站報(bào)通訊故障，造成跳閘，也無(wú)法生產(chǎn)，輥道不運(yùn)行時(shí)沒(méi)有問(wèn)題。粗略測(cè)量阻值為112 Ω，阻值在正常范圍內(nèi)。

故障4，正常生產(chǎn)中，偶爾部分子站報(bào)通訊故障，造成跳閘現(xiàn)象，但不頻繁。粗略檢測(cè)回路電阻，阻值在112 Ω以上，偶爾有波動(dòng)，阻值在正常范圍內(nèi)。

2 故障分析及解決

1）對(duì)故障1，首先檢查接線順序問(wèn)題，通訊DP頭A、B端子的電纜是否有接反現(xiàn)象，其次看接線是否有不良現(xiàn)象，然后測(cè)量總線上的回路電阻值，理論上電阻值在110 Ω左右就沒(méi)有問(wèn)題；偶爾報(bào)通訊故障一般就是信號(hào)衰減的問(wèn)題，主要有接線和通訊頭兩方面原因，但通過(guò)測(cè)量，這2個(gè)原因都能排除；計(jì)算此通訊雙絞線的長(zhǎng)度，直線距離150 m左右，但加上電纜是曲折敷設(shè)的并且進(jìn)出子站都有一定的長(zhǎng)度，此電纜的總長(zhǎng)度應(yīng)該在260 m左右，這樣就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰減以至于通訊不正常。臨時(shí)敷設(shè)光纜成本高，于是考慮在子站22～25所在的配電室配加1個(gè)RS485中繼器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定。加裝中繼器后，通訊穩(wěn)定。

2）對(duì)故障2，檢查兩端的DP通訊頭，發(fā)現(xiàn)末尾的DP通訊頭阻值異常，應(yīng)該是220 Ω，卻只有140 Ω左右，更換正常DP通訊頭后，恢復(fù)正常。

3）對(duì)故障3，按照經(jīng)驗(yàn)，先判斷是否是故障1、2，測(cè)量阻值為112 Ω，阻值在正常范圍內(nèi)，電纜也沒(méi)有新增，應(yīng)該不是以上故障。但是輥道運(yùn)行時(shí)報(bào)故障，判斷是輥道運(yùn)行導(dǎo)致故障的發(fā)生，應(yīng)是電磁干擾、變頻電機(jī)在運(yùn)行時(shí)影響通訊所致。在電纜隧道中，通訊電纜與電機(jī)的動(dòng)力電纜是在一起的。為證實(shí)這一判斷把這4個(gè)子站所帶的電機(jī)全部停下，然后試車，發(fā)現(xiàn)不再報(bào)通訊故障，因此，故障原因就是電磁干擾。重新敷設(shè)通訊電纜，更換路徑，避免和動(dòng)力電纜同隧道。更換完畢后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察效果良好。

4）對(duì)故障4，在經(jīng)過(guò)故障1、2、3排查后，故障原因是干擾。處理干擾首先檢查接地，接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。通訊系統(tǒng)要求一端接地，或是將相關(guān)做成一個(gè)系統(tǒng)接地。在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)屏蔽對(duì)地阻值非常大，超出了20 kΩ。通過(guò)在開(kāi)始端接地，試車后正常。說(shuō)明當(dāng)初施工時(shí)遺漏了接地，造成信號(hào)干擾故障。

3 結(jié)語(yǔ)

遇到的現(xiàn)場(chǎng)總線故障都是前期設(shè)計(jì)不完善以及施工不嚴(yán)謹(jǐn)造成的，因此，在規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：1）注意通訊類型的標(biāo)準(zhǔn)。通訊類型不同，各自的規(guī)范也不盡相同。2）注意電纜的選擇和敷設(shè)。電纜類型是解決電磁干擾的一個(gè)重要手段。如采用銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，就能降低動(dòng)力線生產(chǎn)的電磁干擾。不同類型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層敷設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè)，以減少電磁干擾。有條件的話，通訊電纜可以單獨(dú)路徑敷設(shè)。3）注意系統(tǒng)的接地。Profibus DP通訊可以在控制柜內(nèi)接地，當(dāng)通訊線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地，最好是整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)統(tǒng)一接地，避免接地不一造成故障。

TP336

B

1004-4620（2010）01-0075-01

2009-08-14

王成鎮(zhèn)，男，1975年生，1998年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè)，工程碩士?，F(xiàn)為濟(jì)鋼中厚板廠電氣自動(dòng)化車間高級(jí)工程師，從事電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)維護(hù)工作。