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DP总线故障诊断分析

2015/10/12 阅读:

1前言

西门子PROFIBUSDP总线出现故障时,通讯就会时好时坏甚至完全中断,而时好时坏是最难排查的。PROFIBUSDP总线故障主要体现在三方面,一是总线受外部干扰,二是DP插头损坏,三是DP总线接地。

2PROFIBUSDP总线通讯网络组成

PLC是控制核心,它要通过PROFIBUSDP总线收集现场各个ET站的信号,然后对这些信号进行处理,同时又向现场ET站发送指令。但DP总线的通讯又受到距离的限制,波特率在9.6到187.5kbit/s时,整个网络的总线长度不能超过1000m,波特率在500kbit/s时,整个网络的总线长度不能超过400m,波特率在1.5Mbit/s时,整个网络的总线长度不能超过200m,波特率在3到12Mbit/s时,整个网络的总线长度不能超过100m。

3DP总线布置要点

防干扰是DP总线布置的首要任务,因此,布置DP总线要注意以下几点:(1)若现场有多层电缆桥架时,DP总线放在最上面一层,且这一层中不能有超过24VDC的电缆。(2)DP总线与其它动力电缆发生交叉时,一定不能缠绕在其它电缆上。(3)DP总线的敷设长度应尽量缩短,如有必要,在网段中间增加一个中继放大器。

4故障分析

4.1总线受外部干扰若机组通讯时好时坏,我们首先要检查PROFIBUSDP总线的屏蔽层是否与动力电缆连接在一起了,或者PROFIBUSDP总线环绕在动力电缆上了。(1)当DP总线的屏蔽层和动力电缆连接在一起时,DP总线的屏蔽层就会有和动力电缆上一样的交流电压,甚至还有交流电流从屏蔽层上流过。只要有交流电流,就一定会产生磁场,磁场又会在DP总线上产生电动势,这样就严重影响了DP总线的正常通讯。(2)当DP总线环绕在动力电缆上时,动力电缆周围会有漏磁。比如单股的220V交流动力电缆,当零线和火线不在一起时,其周围会产生磁场,这个磁场同样会在DP总线上产生一定的电动势,影响DP总线。

4.2DP插头损坏判断DP插头是否损坏,就要依据总线通讯原理来查。现场所有连接好的DP插头都要拔掉,不能插在各个从站上。PROFIBUSDP总线必须按照如图1的顺序连接各个DP插头:①每个DP插头的内部电阻都是220Ω,且每个DP插头都有一个拨码开关,其中DP1、DP4的拨码开关打到ON,其余三个都是打到OFF,则R处的电阻应为110Ω,即R处的电阻相当于DP1和DP4的2个220Ω的电阻并联,而DP3、编码器DP、DP2相当于A1、A2短接,B1、B2短接。相当于图2示意图。这就是一个完整的、正确的PROFIBUSDP网络图。②若把DP2打到ON,DP1、DP4为ON,编码器DP、DP3为OFF,则相当于DP2的A1、B1之间串接了一个220Ω的电阻,且A1、A2之间完全断开,B1、B2之间完全断开。这样,DP2就与其后的编码器DP、DP3、DP4完全断开了。则R处的电阻应为110Ω,即R处的电阻相当于DP1和DP2的2个220Ω的电阻并联。相当于图3示意图。

4.3DP总线接地任何一段DP总线都会有破损而接地的时候。比如一节穿过移动拖链的DP总线,当拖链来回移动时,DP总线也随之发生弯曲、延伸等。久而久之,DP总线的绝缘层就会老化、破皮,导致DP总线的铜丝和金属拖链直接接触。这时,虽然DP总线还是能够通讯,但偶尔会中断一下。DP总线接地如图4所示。由于DP总线在正常通讯时,总线上是有一定电压和电流的,一旦某一根网线接地,就会改变两根总线之间的电压。通过总线传输的数据信号就会发生波动,PLC就会报警。

5故障诊断注意事项

(1)PROFIBUSDP总线的两端DP插头必须打到ON,中间的都要打到OFF。(2)连接DP插头的总线顺序不能出错,每个DP插头都是A1、B1进,A2、B2出。(3)总线屏蔽层要有效接地,总线不能和任何动力电缆缠绕在一起。

6现场故障及处理

在马钢硅钢连退线正常生产的过程中,操作工反映通讯丢失,HMI画面报“PROFIBUSERROR”故障;维护人员到达现场后,发现S7-400CPU报故障并自动将PLC状态从运行切换为停止,将CPU状态进行切换为运行后,PLC又可以重新使用。可是过了一段时间以后,再次发生相同故障。于是维护人员对西门子S7程序相关模块程序进行检查。首先,通过S7确定了可能发生故障的几个站点,然后到现场逐一排查这几个站点的PROFIBUS总线接口。经检查发现,其中几个站点9针插头完好,并没有氧化的情况,检测接头也是拧紧的状态,与线缆连接牢固,接口正常。只有一处站点的PROFIBUS总线有破皮现象,维护人员对该段电缆进行了更换,故障随后消除,系统恢复正常。从而判断是因为破皮电缆导致该段总线接地,造成通讯偶尔发生中断。

7结束语

在目前各个工厂的生产现场,都普遍使用DP总线替代普通电缆,尤其是带DP接口的编码器和其它传感器。DP总线连接方便、简洁,并且能够大量的减少普通电缆的浪费。

作者:陆娟 单位:马钢原燃料采购中心

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