PROFIBUS DP现场总线常见故障分析

王成镇，张凤武，刁鲁南

（济南钢铁股份有限公司中厚板厂，山东济南250101）

PROFIBUS DP现场总线常见故障分析

王成镇，张凤武，刁鲁南

（济南钢铁股份有限公司中厚板厂，山东济南250101）

PROFIBUS DP现场总线运行一段时间后，经常出现通讯中断或某些子站报通讯故障。分析认为是通讯电缆太长导致信号衰减、DP通讯头阻值过小、电磁干扰和接地等原因所致，采用加装中继器，重新敷设通讯电缆，确保接地良好等措施，保证了通讯网路正常。

PROFIBUS DP；电磁干扰；PLC；通讯

随着自动控制技术的发展，现场总线技术在工业控制中的应用越来越广泛，总线的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行。某轧钢厂精轧机采用全自动轧钢，所有辊道控制都参与自动，某一辊道出现故障则自动轧钢就取消。辊道分为8大组19小组，每小组采用一套西门子PLC37-300来进行逻辑控制，驱动采用变频器。这19套PLC通过通讯模块CP342-5和双绞线联起来组成DP网络，与SIMADYN D进行通讯。子站4～20在主控室内，距离SIMADYN D控制室有30 m的直线距离，而子站22～25在另一配电室，距离主控室100 m的直线距离。通讯电缆的走向是从SIMADYN D柜到主控室再到另一配电室。运行一段时间后，经常出现通讯中断或某些子站经常报通讯故障，影响自动控制，为此，进行仔细排查。

1 故障现象

故障1，调试期间，只要送电就偶尔报通讯故障，各子站随机出现通讯故障，特别是22～25这4个子站尤为频繁。粗略检测回路电阻，阻值为112 Ω左右，阻值在正常范围内。

故障2，正常生产时，各子站随机出现通讯故障，导致跳闸而无法生产。粗略检测回路电阻，阻值为85 Ω，阻值不在正常范围内。

故障3，正常生产中，当辊道运行时偶尔22～25子站报通讯故障，造成跳闸，也无法生产，辊道不运行时没有问题。粗略测量阻值为112 Ω，阻值在正常范围内。

故障4，正常生产中，偶尔部分子站报通讯故障，造成跳闸现象，但不频繁。粗略检测回路电阻，阻值在112 Ω以上，偶尔有波动，阻值在正常范围内。

2 故障分析及解决

1）对故障1，首先检查接线顺序问题，通讯DP头A、B端子的电缆是否有接反现象，其次看接线是否有不良现象，然后测量总线上的回路电阻值，理论上电阻值在110 Ω左右就没有问题；偶尔报通讯故障一般就是信号衰减的问题，主要有接线和通讯头两方面原因，但通过测量，这2个原因都能排除；计算此通讯双绞线的长度，直线距离150 m左右，但加上电缆是曲折敷设的并且进出子站都有一定的长度，此电缆的总长度应该在260 m左右，这样就会导致信号的衰减以至于通讯不正常。临时敷设光缆成本高，于是考虑在子站22～25所在的配电室配加1个RS485中继器，对信号进行稳定。加装中继器后，通讯稳定。

2）对故障2，检查两端的DP通讯头，发现末尾的DP通讯头阻值异常，应该是220 Ω，却只有140 Ω左右，更换正常DP通讯头后，恢复正常。

3）对故障3，按照经验，先判断是否是故障1、2，测量阻值为112 Ω，阻值在正常范围内，电缆也没有新增，应该不是以上故障。但是辊道运行时报故障，判断是辊道运行导致故障的发生，应是电磁干扰、变频电机在运行时影响通讯所致。在电缆隧道中，通讯电缆与电机的动力电缆是在一起的。为证实这一判断把这4个子站所带的电机全部停下，然后试车，发现不再报通讯故障，因此，故障原因就是电磁干扰。重新敷设通讯电缆，更换路径，避免和动力电缆同隧道。更换完毕后，经过长时间观察效果良好。

4）对故障4，在经过故障1、2、3排查后，故障原因是干扰。处理干扰首先检查接地，接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。通讯系统要求一端接地，或是将相关做成一个系统接地。在测量中发现屏蔽对地阻值非常大，超出了20 kΩ。通过在开始端接地，试车后正常。说明当初施工时遗漏了接地，造成信号干扰故障。

3 结语

遇到的现场总线故障都是前期设计不完善以及施工不严谨造成的，因此，在规范设计时，要注意以下几点：1）注意通讯类型的标准。通讯类型不同，各自的规范也不尽相同。2）注意电缆的选择和敷设。电缆类型是解决电磁干扰的一个重要手段。如采用铜带铠装屏蔽电力电缆，就能降低动力线生产的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。有条件的话，通讯电缆可以单独路径敷设。3）注意系统的接地。Profibus DP通讯可以在控制柜内接地，当通讯线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地，最好是整个系统有一个统一接地，避免接地不一造成故障。

TP336

B

1004-4620（2010）01-0075-01

2009-08-14

王成镇，男，1975年生，1998年毕业于鞍山钢铁学院计算机及应用专业，工程硕士。现为济钢中厚板厂电气自动化车间高级工程师，从事电气自动化的设计维护工作。