profibus现场总线在dcs中常见故障研究和诊断方法

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1、PROFIBUS现场总线在DCS中常见故障研究和诊断方法　　【摘要】PROFIBUS现场总线作为一种常见的现场总线技术已广泛应用于自动化领域。由于自动化现场的应用环境复杂，PROFIBUS总线结合DCS应用时，PROFIBUS网络在使用中经常出现通讯不稳定的现象，影响DCS整体运行情况。结合PROFIBUS现场总线的理论知识和DCS采集总线数据的方法，本文针对PROFIBUS现场总线与DCS无缝融合项目的常见故障给出一套诊断和排除方法。同时也有助于预防并减少工程中的故障发生。【关键词】PROFIBUSDCS故障诊断ProfiTrace1

2、概述伴随着现场总线技术在工业控制领域的大规模应用，我国的工业自动化水平有了显著的提高。而PROFIBUS做为现场总线的一种，以其传输速度快（9.6kbps～12Mbps）、数据安全性高（HD=4）、传输距离远（使用光纤最远可达1800km），且安装简易、使用方便、节省成本等特点，逐渐成为工控现场应用最广泛的一种现场总线。DCS作为一种安全成熟可靠、结构灵活多样的控制系统已被工业控制领域广泛采纳。如果能将两者融合使用，即保证控制系统的可靠性又获得丰富的设备信息，将给工业控制领域带来更多便利。7国电肇庆热电责任有限公司有#2台300MW的燃

3、煤机组，使用北京国电智深控制技术有限公司EDPF-NT+DCS做全厂控制，超过80%的主要设备采用了PROFIBUS现场总线协议方式，是国电集团首个全厂级现场总线控制的火电项目，受到极大关注与重视。在项目调试过程中遇到大量现场问题，值得结合PROFIBUS现场总线理论知识进一步归纳总结。本文将结合肇庆热电DCS项目，针对PROFIBUS总线型DCS的故障诊断步骤和方法进行具体说明，希望对PROFIBUS总线在DCS中的调试和维护工作起到一定的指导作用。2系统介绍国电肇庆大旺热电联产（2×300MW级）工程DCS控制系统使用了北京国电智深

4、技术有限公司的EDPF-NT+系统。该系统的分散控制单元——DPU有一套完整的IO模块，其中EDPF-PB模块做为PROFIBUS总线IO采集模块，将PROFIBUS总线设备与DCS完美融合。EDPF-PB模块作为DPU与PROFIBUS_DP的接口，在PROFIBUS-DP网络中以主站的形式存在，同时兼备协议转换、数据转发的功能。DPU与PROFIBUS从站之间是通过EDPF-PB卡通讯的，从就地从站设备到监控站之间经过了三层数据转发，在这中间的哪一层出现问题，都会直接影响到DCS的监控结果。工控现场的调试环境一般比较复杂，存在很多不

5、定因素，因而对通讯故障原因的排查具有一定难度。73PROFIBUS总线型DCS通讯故障的诊断步骤与方法通过大量的现场问题处理，我们发现：大多数通讯问题，是物理层问题或通讯配置问题所致。因此，在这里主要针对如何定位这些问题点进行总结，提出一些常规的检查步骤，供调试维护人员参考。3.1调试装备对于这种层层转发的通讯方式，当出现通讯故障时，我们将逐层排查，寻找问题点。因为每层的通讯协议不同，这当中将用到多种检测设备。EFPB-PB卡与下层DP设备之间是遵循PROFIBUS协议的通讯方式，物理层传输信号是RS485差分信号，且信号为“0～1”变

6、化的、幅值大于±2.5V的方波信号。因而我们可以借助一些PROFIBUS诊断专用设备对物理层信号进行监测，同时通过专用软件对通讯网络状态进行检测，借助分析报文，最终对通讯故障进行定位。EFPB-PB卡与上层DPU及DPU和上位机之间都是遵循UDP通讯协议的通讯方式，使用以太网线作为联通介质。我们可以借助以太网抓包软件对此段网络上的数据进行监听，查看有无异常。3.2检测步骤根据现场调试经验，当通讯网络出现故障时，根据通信数据流，可遵循以下步骤进行故障排查。7（1）检查PROFIBUS主站和从站（EDPF-PB卡和DP设备）之间的通讯是否正

7、常。根据手头工具情况分为详细诊断和粗略诊断两种形式。比较详细的诊断方式是借助ProfiTrace工具包，将ProfiTrace总线监听工具串入总线网络，查看主站和从站是否状态正常，问答数据报文是否正常。ProfiTrace软件可以直观的显示总线网络中的节点状态，从而很容易判断出问题节点。当网络中出现串扰信号，且无法判断干扰源时，可以让ProfiTrace工具做标准主站，排除EDPB-PB卡的问题。再观察ProfiTrace软件中的各站电压柱状图，电压最高和最低的从站往往是故障所在，例如图1中所示的23号从站。通过ProfiTrace的示

8、波器功能可以观察整个网络或个别从站的波形，从而判断接地、AB线短接7、终端电阻等方面的问题。在没有ProfiTrace工具包的情况下，可以使用示波器观察网络中的波形，判断问题原因，这需要有一定的经验。如手头