展恩穎，吳學(xué)志

（山東鋼鐵集團萊鋼自動化部，山東 萊蕪 271104）

0 引言

工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)大多采用西門子PLC控制系統(tǒng)，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)為PROFIBUS－DP網(wǎng)絡(luò)，由于各遠程站均分布在現(xiàn)場，距離較遠，因此故障的發(fā)現(xiàn)與處理不及時，影響生產(chǎn)。通過開發(fā)DP網(wǎng)絡(luò)的自診斷與報警，能及時掌握控制系統(tǒng)的運行狀況，消除故障隱患。PROFIBUS是當(dāng)前最為流行的現(xiàn)場總線技術(shù)之一，它根據(jù)應(yīng)用特點可分為 PROFIBUS－DP，PROFIBUSFMS，PROFIBUS－PA 三個兼容版本。PROFIBUSDP是經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通訊連接，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散I／O之間通訊設(shè)計，使用PROFIBUS－DP模塊可取代大量的24 V或0～20 m A并行信號線，用于分布式控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中，由于控制的復(fù)雜性、現(xiàn)場多種設(shè)備相互之間存在干擾以及系統(tǒng)可靠性要求高等特點，因此采用高可靠性的中央控制器，如PLC和現(xiàn)場總線技術(shù)，即PROFIBUS總線。

1 西門子DP總線故障檢測系統(tǒng)設(shè)計

新型西門子DP總線故障檢測技術(shù)是一種全新的智能型通訊總線故障檢測系統(tǒng)，屬于自動測量技術(shù)領(lǐng)域。西門子DP總線故障檢測系統(tǒng)包括人機界面、可編程序控制器、各類型總線網(wǎng)絡(luò)站點（ET200從站、智能儀表、傳動系統(tǒng)等）。所有檢測信號通過DP總線傳輸?shù)絇LC中，再經(jīng)過PLC對采集信號進行鑒別處理，當(dāng)站點有故障時，將故障報警信號發(fā)送給人機界面，同時顯示故障信息。

圖1為西門子DP總線故障檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。上位監(jiān)控機（也叫人機界面，又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行信息交換的媒介，在本系統(tǒng)中用來顯示通訊電纜上各站點的工作狀態(tài)并進行報警處理，編輯PLC控制主站中的控制程序；DP總線通訊電纜將控制系統(tǒng)各站點連接在一起，并且能夠進行數(shù)據(jù)交換；PLC控制主站采用可編程存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，本系統(tǒng)中是將ET200類型從站、傳動系統(tǒng)類型從站、智能儀表類型從站的工作狀態(tài)進行采集并處理判斷，且將結(jié)果送到上位監(jiān)控機顯示，同時將上位監(jiān)控機的控制命令進行邏輯處理后送到ET200類型從站、傳動系統(tǒng)類型從站、智能儀表類型從站中執(zhí)行，是本系統(tǒng)的核心，所有的邏輯運算和狀態(tài)處理均在此完成；ET200類型從站、傳動系統(tǒng)類型從站和智能儀表類型從站遵從西門子DP網(wǎng)絡(luò)總線通訊協(xié)議，通過通訊電纜接收PLC控制主站中的控制命令，并將工作狀態(tài)發(fā)送給PLC控制主站。

2 西門子DP總線故障檢測系統(tǒng)工作原理

在PLC控制主站中進行硬件組態(tài)，確定CPU下掛了幾路DP網(wǎng)絡(luò)，并確定ET200類型從站、傳動系統(tǒng)類型從站、智能儀表類型從站的數(shù)量，對每一個站進行編址，并確保站與地址一一對應(yīng)。在PLC控制主站中編制控制程序，在OB1中調(diào)用FC125功能塊開發(fā)智能故障自診斷系統(tǒng)，具體的工作原理如下：

首先設(shè)置FC125的數(shù)據(jù)區(qū)，設(shè)置管腳DATA＿FIELD，確定僅供FC125內(nèi)部使用的POINTER數(shù)據(jù)類型的50個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)；在OB1中調(diào)用FC125，并在管腳RETVAL上設(shè)置調(diào)用FC125時的狀態(tài)返回值，數(shù)據(jù)類型為INT；設(shè)置管腳BUSY為1時表示當(dāng)前的診斷系統(tǒng)正在運行。

當(dāng)程序開始運行后，首先設(shè)置DP主站的接口和ID號，通過設(shè)置EXTERNAL＿DP＿INTERFACE管腳來選擇DP主站的接口，0表示集成在CPU上的DP主站，1表示外部DP主站接口，如CP443－5等；通過設(shè)置DP＿MASTERSYSTEM管腳來確定PROFIBUS的ID號，在硬件組態(tài)中可以查看到PROFIBUS的ID號，如果有兩條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，需要調(diào)用FC125兩次，分別賦值兩個PROFIBUS的ID號，數(shù)據(jù)類型為INT。在程序塊FC125中設(shè)置管腳CHECK＿ACTIVE，當(dāng)它為1時表示程序開始檢測從站，為0時表示程序沒有檢測從站；在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中確定從站的總數(shù)，設(shè)置SUM＿SLAVES＿DIAG，此管腳對應(yīng)的是從站診斷的總數(shù)，數(shù)據(jù)類型為INT；如果現(xiàn)場的設(shè)備由于某種原因沒有安裝，但是軟件系統(tǒng)中已經(jīng)組態(tài)，此時要設(shè)置LIST＿SLAVES＿NOT＿PRESENT管腳，此管腳是16個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，每一個數(shù)據(jù)位對應(yīng)一個從站，置1表示一個從站丟失，如果丟失的從站返回或維修好，相對應(yīng)的位復(fù)位，數(shù)據(jù)類型為POINTER；如果現(xiàn)場的從站出現(xiàn)故障（部分模塊有故障，其他模塊可以連續(xù)運行），此處的程序設(shè)計與從站丟失雷同，設(shè)置LIST＿SLAVES＿ERROR管腳，此管腳是16個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，每一個數(shù)據(jù)位對應(yīng)一個從站，置1表示一個從站故障，如果故障的從站返回或維修好，相對應(yīng)的位復(fù)位，數(shù)據(jù)類型為POINTER。

通過上述程序的設(shè)計，在每個PLC的掃描周期內(nèi)都會對丟失的從站和故障的從站進行智能診斷，能夠及時準確地確定從站發(fā)生的故障及原因。

在上位監(jiān)控機中利用WINCC軟件制作監(jiān)控畫面，將PLC控制主站中每一個數(shù)據(jù)位所對應(yīng)的從站都連接到畫面中，制作報警信息庫，當(dāng)總線上站點出現(xiàn)故障時觸發(fā)報警信息。

圖1 西門子DP總線故障檢測技術(shù)示意圖

3 結(jié)語

新型西門子DP總線故障檢測技術(shù)的應(yīng)用大大減少了點巡檢的時間和次數(shù)，通過開發(fā)DP網(wǎng)絡(luò)的自診斷與報警，能及時掌握控制系統(tǒng)的運行狀況，消除故障隱患。

［1］ 廖常初.S7－300／400應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

［2］ 董明.基于PROFIBUS－DP總線和S7300的電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計［J］.制造業(yè)自動化，2011（7）：134－136.

［3］ 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.

［4］ 楊鋼.Profibus現(xiàn)場總線通信技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］.工業(yè)儀表與自動化裝置，2007（3）：62－67.