对Profibus——DP通讯故障的分析及解决方法.doc

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1、对Profibus—DP通讯故障的分析及解决方法李欣(武钢集团公司设备维修总厂，湖北武汉市430000)摘要：本文首先对profibus—dp现场总线技术进行了阐述，重点研究其故障诊断方式并分析了数据传输过程。本文还提出了一种通过HP80I程序编程来实现捕捉DP故障的方法，并把它成功应用到冷轧厂连续退火机组中，彻底解决了困扰该生产线多时的因DP通讯距离长、现场环境复杂、干扰大而造成的远程I／O站掉网的故障。因此，大大提高了有效作业率和成材率。关键词：现场总线；DP通讯；CRC校验；I／O站1引言现场总线技术如profibus—dp的大量应用，取代了传统的现场设备与控制器之间连接所采

2、用一对一所谓的I／O连接方式，而使用一根电缆连接所有现场设备，并采用数字信号取代了设备级的4—20mA／24VDC信号传递。因此其具有硬件成本低，安全性可靠性好以及系统设计、组态、安装、扩充简单等诸多特点。具体到冷轧厂一连退线上，profibus—dp总线技术已成功运用于PLC系统与所有除传动设备外的现场级设备如各类传感器、电磁阀及开关按钮等信号传递之中，并取得了很好的效果。而在硬件层上，该线主要采用GEFANUC的BIU即现场总线接口单元、SST公司的5136—PFB—VME通讯基板作为ALSTOM的PLC与现场级设备进行交流的平台。一冷轧连退线自03年投产以来运行较为稳定，但进

3、入08年后曾多次出现莫名停机现象，通过调用HMI上的故障记录表我们发现绝大多数情况属“正常停车”无任何故障记录，还有少数情况有急停信号但复位后机组又能立即投入生产。经过长期监控，我们终于捕捉到系某个远程I／O站(即BIU)掉网或报错造成了机组停机，但由于不是纯粹硬件故障，掉网或报错的站点往往能马上自动恢复正常，机组也能马上投入运行，因此对故障的排查、解决造成了极大的困难。综上所述，我们对DP通讯技术进行深入了解，特别是对其故障诊断及抗干扰性能进行研究是提高本机组运行稳定性进而提高成才率、运行效率的有力手段。2现场总线Profibus技术探讨2．1现场总线在自动化系统中的位置PROF

4、IBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化，其在自动化系统中的位置如下图所示。如图1，PROFIBUS由三个兼容部分组成[1]，即PROFIBUS—DP(DecentralizedPeriphery)、PROFIBUS—PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS—FMS(FieldbusMessageSpecification)。PROFIBUS—DP是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用PROFIBUS—DP可取代24VDC或4—20mA信号

5、传输。PROFIBUS—PA专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有安全规则。PROFIBUS—FMS用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。下面我们重点讨论PROFIBUS—DP通信技术。2．2PROEIBUS—DP基本功能概述2．2．1PROFIBUS—DP的协议结构PROFIBUS—DP使用第1层、第2层和用户接口层[2]。第3—7层未用。这种精简的结构确保高速数据传输。物理层采用RS—485标准，规定了传输介质、物理连接和电气等特性。PROFIBUS—DP的数据链路层称为现场总线数据链路层(FieldbusDataLink，layer，FDL)

6、，包括与PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA兼容的总线介质访问控制MAC以及现场总线链路控制(FieldbusLinkControl，FLC)，FLC向上层提供服务存取点管理和数据的缓存。第1层和第2层的现场总线管理(FieldbusManagementlayer1and2，FMA1／2)完成第2层待定总线参数的设定和第1层参数的设定，它还完成这两层出错信息的上传。PROFIBUS—DP的用户层包括直接数据链路映射(DirectDataLinkMapper，DDIM)、DP的基本功能、扩展功能以及设备行规。DDLM提供了方便访问FDL的接口，DP设备行规是对用户数据含义

7、的具体说明，规定了各种应用系统和设备的行为特性。2．2．2PROFIBUS—DP传输技术RS—485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术，它的基本特征是：网络拓扑为线性总线，两端有有源的总线终端电阻；传输速率为9．6kbps～12Mbps；介质为屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件；不带中继时每分段可连接32个站，带中继时可多到127个站。RS—485多采用9针D型接头将通讯电缆与固定在通讯设备上的插座相连接，其针脚定义如下表1所示。2．2．3基本故障诊断