Profibus-DP网络故障的分析与诊断技术研究

谭宏伟

摘要： Profibus-DP总线结构具有传输信息速度快、运营成本低的特点，在其设备运行过程中，因故障发生概率低往往会被忽视。但总线网络故障一旦发生影响相对较大，且故障处理比较复杂，比较耗时。因此本文对总线网络故障的诊断方法和诊断技术进行分析介绍，可以更好地对故障进行部位识别，更快速的处理故障，保证系统稳定运行。

关键词： Profibus-DP网络故障;故障诊断

引言

随着工业程度的不断提升，自动化设备应用不断加强。自动化程度地提升也带来了更多的设备故障，在自动化设备中，总线故障的影响更为严重。一般情况下，电气设备故障影响某一设备或某一工段的运行，但如果总线出现故障后，可能会影响整个工艺设备的运行，并且总线设备的处理难度较一般的电气设备处理更加困难。较一般的电气故障，网络故障的发生概率相对较低，这也就是的设备维护人员往往着重关注设备的电气故障，而忽视网络故障的存在，对于总线的维护常常会被忽视。这一现实往往会使得网络故障不能被及时有效地发现和解决，容易造成开机时间延误和系统稳定运行。针对这一情况，本文对Profibus-DP网络故障的分析诊断方法进行分析介绍，以更好地保证系统的稳定运行。

PROFIBUS-DP网络故障排查的分析

Profibus-DP总线网络具有数据传输速度高、運营成本低的优点，主要用于设备级控制系统和分散式通信应用。Profibus-DP与Profibus-PA、Profibus-FMS构成了PROFIBUS标准。Profibus-DP总线网络主要用于现场的数据传输，该总线按照设定的周期依次从各从站中读取相关的输入数据，并且能有效及时地向各从站发出输出数据，便于对各从站进行控制和管控。比较而言，DP总线的数据循环读取和输出时间短于PLC程序的循环时间，更具有传输效率。DP网络除了可以进行周期性的数据传输工作，还能向智能化设备提供运行所需的数据信息，为组态、故障诊断和报警提供便利。总线结构可以实现点对点的数据传输，其运行模式可以包括运行、停止、清除和报警等，控制指令允许输出和输入过程同步进行，只要数据满足传输条件（海明距离为4）即可传输。通过在主站设备上安装可变同步器可以实现对用户信息传输过程的监视作用，另外借助诊断系统可以有效实现故障类型的准确识别和定位。

由于Profibus-DP总线网络故障的发生概率不大，日常维护工作中往往会被忽视，导致一旦发生网络故障，不能被及时有效地发现和修理，造成较大的影响。因此需要采取一些方法或者检测手段对网络故障进行检测控制。结合具体的故障发生及诊断经过，对故障的诊断方法近些年个说明。如下：

网络故障发生时，可以通过DP总线插头上的开关进行故障的定位诊断工作，选择一个接触点，将DP插头的开关打开，如果前段没有报警，表明故障发生在后段，否则故障在前段。利用这一方法进行逐一查找判别，可以找到故障的具体发生部位。

现场总线使用PROFIBUS总线，DP头在线槽子里。由于下雨导致DP头潮湿，致使通讯控制系统无法使用。后从线路结点指示灯显示一切正常。从线路电压、电阻值逐渐去排查，DP头潮湿导致的故障发生。

对于子站报出的故障报警，如DP插头、通讯模块存在故障需要进行及时的更换。如果线路受损或者存在接触不良的情况，技术工作人员需要进行及时地更换维修处理。

通信电缆周围如果存在强电磁干扰，或者通信设备没能有效地进行接地处理，需要对通信电缆进行合理性的分析排查接地情况。

网络系统安装完毕后，测试数据正常，然而无法正常工作。检测显示测量全部正常。另外查询分站ET200时测量无异常。但下面在PLC观察的看到正常了。检测是那种卡线的DP头有尘土，最终导致联结不牢所致，致使信号弱。

对于一些线路长度较长，站点相对较多的情况，无法快速准确地找到故障点，可以通过借助RS485中继器适当提升总线的数量，另外还可以通过适当降低总线波特率来对故障的发生位置和类型进行排查。

PROFIBUS-DP网络故障诊断技术

故障诊断技术

编程诊断技术

编程诊断技术主要针对具有丰富的故障处理经验，并且具有一定编程经验的技术人员使用。常用的编程软件是西门子STE P7附带的程序功能模块。该系统模块常用的有SFC13/FB15及FC125。其中SFC13模块能够对故障数据进行分析处理，通过编程程序进行分析，并且找到故障的具体发生部位，显示在界面上。FB15较于SFC13操作更加便捷，可通过对数据分析找到故障发生站点，技术人员也能详细查找故障的诊断信息。FC125可以对故障发生部位进行辨别，但技术人员不能获得详细的故障诊断信息。从应用实际而言，无论哪种模块应用，均需要借助编程方法进行分析应用。

手动诊断技术

技术人员也可通过STE P7软件进行手动诊断，该软件具有集成诊断功能，作业人员可以通过手动诊断完成对故障类型的判断。诊断的对象包括视图和缓存区域。通过视图诊断，直观地找到故障的分站点。

故障诊断工具

常用的故障诊断工具有两个：西门子公司的总线物理测试仪BT200、诊断中继器。BT200物理测试仪可以帮助工作人员对中断线故障、电压波动及短路故障等进行诊断，另外配合定位反射技术可以准确得到电缆的长度。

诊断中继器是在中继器的基础之上添加相应的故障诊断功能，既可以起到中继器的作用，也可以对总线进行连续的诊断，能够帮助技术人员开展各种类型的故障诊断技术，如故障定位、站点的间距测试。实际应用过程中，诊断中继器可以就故障的类型给出相应的引发原因分析，为总线维护和故障进行有效地预防。

随着技术的不断发展，总线故障诊断工具逐渐向着多样化集成方向发展，如Profibus-scope，该工具实现了分析仪、示波仪、条形图等的集成，利用先进的算法和协议，构建与电气测量间的智能连接，能够较为精准地实现对系统的复杂故障进行诊断，如电磁干扰、设备故障等。

结语

一般情况下，Profibus-DP网络故障发生概率较低，往往会被设备维护人员所忽视。但一旦发生网络故障影响相对比较严重，且不能及时有效地得到解决。本文对DP网络故障的诊断方法和诊断技术进行介绍，可以在很大的程度上提升设备运行的稳定性。

参考文献

许小林. PROFIBUS-DP控制系统可靠性技术研究[D].浙江大学，2003.

刘杰.诊断中继器在Profibus-DP网络诊断平台中的应用[C]// 中国计量协会冶金分会2015年年会，2015.

董昌群，刘辉. PROFIBUS—DP网络从站自动诊断系统在热轧带钢生产线的应用[J].计算机光盘软件与应用，2011（24）：110–110.