基于RS485通讯协议的ACS模块网络问题解决思路

刘玉盛　张凤珍　张路

摘 要：ACS是某著名油漆设备品牌自主开发的一款控制汽车行业涂装车间供漆电动泵的产品，其功能特性能在流量变动时保持恒定压力，且能做到输送出口压力脉冲忽略不计，以稳定控制供漆电动泵的输出，保证供漆稳定，从而满足汽车喷涂工艺要求，该模块集成有CPU，模拟量输入输出及RS485通讯模块。本文主要阐述宝骏基地I期涂装车间输漆系统从人机料法环分析如何彻底解决ACS模块出现的网络问题，希望能提供一定的参考。

关键词：ACS 网络故障 稳定

Solution of ACS network issues base on RS485 communication protocol

Liu Yusheng Zhang Fengzhen Zhang Lu

Abstract：ACS is a product of one brand which can control automotive industry paint shop for electric pump，its functional characteristics，and can be used in the pressure and flow mode to control the output of the electric pump， ensure the stability of the paint， the module has CPU， digital input and output and RS485 module. This paper mainly expounds the process that how to deal with the ACS network  of  BaoJun Base phase I paint shop

Key words：ACS  network fault  stability

1 引言

水性漆，由于它的環保，在当今汽车行业使用越来越广，保证水性漆的稳定性要求越来越高。公司为了满足喷涂机器人的水性漆储漆罐模式，特引进某品牌的ACS产品，它主要靠POS、TDC、PS三个传感器通过内部计算，得出输漆泵出口压力的大小和流量，经过RS485网络传送数据，再经过Dvicenet网络传递到PLC，从而实现PLC的监控;同时由POS、TDC、PS三个传感器检测通过内部计算得出的压力和流量，结合当前控制模式，适当调整AB变频器的输出，控制泵频，从而实现系统的稳定输出。ACS控制原理示意图1如下：

纵然ACS的特性是稳定输出，但在项目调试过程中发现，ACS模块在不同油漆模组使用条件下，均频繁出现网络问题，一个月内出现网路问题累计超过69次，故障时，网关上的红色指示灯停止闪烁，绿色指示灯闪烁频率变慢，油漆循环泵依然在运行，但现场员工在触摸屏上无法看到正确的流量和压力，油漆循环泵出口压力和流量数据无法及时传送到PLC程序里，也即不能实现实时监控，无法实时监控相应模组观察电动泵泵出口压力。每次处理问题时，都需要重新启动ACS模块，严重影响生产效率，同时，给员工造成了不必要的麻烦，为了尽快解决这一瓶颈，从以往网络类似故障经验去分析潜在原因，利用人机料法环工具探讨，头脑风暴法制定相关措施。

2 ACS网络故障分析及处理方式

团队经过头脑风暴，多次现场跟踪，利用人机料法环工具进行了深度剖析，如图2

最终，找出7个以下末端因素，

1.电磁干扰

2.ACS接地不良

3.总线网络异常

4.网关问题

5.ACS RS485端口问题

6.ACS数量过多

7.ACS芯片版本问题

2.1 电磁干扰

通过对电控柜的观察发现电控柜的器件布局比较密集，柜内元器件可能会干扰RS485网络，从而影响ACS通讯网络。

排查验证方式：将对讲机分别靠近ACS模块、RS485通讯模块、现场循环泵，发现，当对讲机靠近现场的循环泵时，ACS模块反馈回来的数据会丢失，网络故障出现。

为了消除这种可能的干扰，采取以下4措施作为验证策略：①、将通讯电缆换成屏蔽双绞线;②、ACS上加抗干扰电磁环;③、加终端电阻;④、又将屏蔽双绞线改为cc link; 具体效果如表1：

2.2 ACS接地不良

将原来串联ACS的接地改为并联接地，使所有ACS都能单独接地，并确保ACS模块100%实现接地。经过观察，24小时之内，ACS仍有报警。

2.3 Devicenet网络异常

考虑到RS485模块与PLC之间的通讯是Devicenet网，为排除Devicenet网络问题，采取了以下措施进行验证：

a、将Devicenet网网线更换成成预铸接头式网线，跟踪5小时，故障发生;

b、将Devicenet网控制改为以太网控制方式。跟踪发现，24小时之内发生3次网络故障

2.4 网关问题

针对网关潜在问题，主要从两个角度分析，一是网关配置有问题，二是网关产品有问题。对此，采取以下措施：1.从其他使用正常的工厂正在使用的网关配置导入到我们现场网关，并对配置参数进行对比;2.将某默认网关更换成泗博品牌的网关。网络故障依旧发生。

2.5 ACS的RS485网络端口有问题

为排查ACS上的RS485网络端口设计可能存在问题，将所有ACS模块上的RS485通讯端口全部断开，用万用表测量不连接ACS模块时的通讯电缆电压，发现，在不带负载的情况下，RS485电压正常。2F9BFE54-AF23-4AFE-8214-4DCFAD7DB234

同时，选择在网络正常时与网络不正常时，分别测量ACS模块上的两端接口对地电压，得出：在网络通讯正常时，ACS模块485端口一端（A端）对地电压VA=3.08V，另一端（B端）电压为VA=0.91V，试验测量如图3、图4所示：

在有网络故障时，ACS模块485端口A端对地电压VA=4.58V，B端对地电压VB=0.55V，试验测量如图5、图6所示：

通过试验对比，得出结论：排除网络端口问题，问题锁定在ACS模块上。

2.6 ACS数量过多

现场网络配置为：

1#网关：1#网关模块下面带19个ACS模块，数据大小：INPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

2#网关：2#网关模块下面带20个ACS模块，数据大小：INPUT 120Bytes，OUTPUT 160Bytes.

考虑到每个网关所带的ACS模块数量过多，我们将两个网关下的ACS模块分别用1个小RS485小集线器，3个大集线器，每个大RS485集线器各带几个ACS模块，网络分配示意图7如下：

实验跟踪72小时后，网络故障仍发生，但当其中一个ACS出现故障后，不会影响所有的ACS模块，哪台ACS模块发生故障，就重启哪台ACS即可，提高故障锁定点的效率，减少响应时间。

2.7 ACS芯片版本问题

经过团队一系列的分析与试验，故障仍未解决。我们最终怀疑ACS模块本身有bug，于是借助厂家提供相关资料，分析故障的原因在于，软件开发者忽略了通讯在延迟情况下通讯指令处理，即主站发送指令给某个子站，子站迅速根据指令作出回应，如接受收据或者发送数据，通讯本身是在纳秒级的时间下完成，即便这样高速度响应，难免也会出现稍微延迟的情况，程序里面，主站根据规定好的时序，发送指令到某个子站，不做任何等待，随即发送指令给第二个子站，此种情况下，很有可能发生“冲突”问题，从而导致网络中断。由此，联系厂家，并得到厂家的帮助，升级ACS芯片和网关配置软件版本，ACS芯片由原来的1.03版本升级到1.04版本，网关配置软件由原来的1.01.001升级到1.01.005。软件升级后，如出现子站相应延迟的话，即等待N个时序脉冲，N个脉冲后，放弃接受子站回应，发送通讯指令给下一子站。如此循环N次后，如始终不能得到该站信息，即认为是通讯故障。ACS版本升级后，再没出现网络故障。如图8所示为升级后的版本：

3 结论

本文所阐述的主要是针对在项目调试阶段所遇到的网络故障问题，通过对网络架构及故障现象剖析，利用鱼骨图分析方法筛选出7个潜在问题进行不断实验和确认，最终锁定ACS模块软件版本设计程序考虑不周全导致，通过对ACS模块版本升级，彻底解决了该网络问题。本文针对ACS出现问题梳理的一些问题处理思路，为今后处理devicenet以及以太网等网络故障时提供参考。随着工业环保要求的不断提高，汽车行业使用水性漆喷涂必将成为主流喷涂工艺，从而对供漆设备的要求将越来越高，ACS模块的压力和流量两种运行模式确保了不同油漆不同设备所需运行的模式，可在流量模式下，稳定流量输出控制水性溶剂，流量根据泵出口的压力大小实现闭环控制，从而保证流量稳定;又可在压力模式下，稳定压力输出控制水性油漆，压力根据ACS计算出来的流量大小实现闭环控制，保证喷涂设备填充压力充足。实际上，在后续运行中，ACS性能稳定，集成式控制油漆循环泵的输出压力和流量，相信该模块的今后推广应用中将会更加广泛。

参考文献：

[1]涂料工艺编委会.涂装工艺.化学工业出版社.1997.12.

[2]Inc.24H372 ACS Module Instructions.Inc.2011.

[3]Inc.E-Flo电动循环泵. Inc.2007.

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[5]刘英杰.上都电厂RS485通讯调试过程中的故障及处理.2007.

[6]王斌.改造Devicenet總线电源减少网络关闭故障.2012.2F9BFE54-AF23-4AFE-8214-4DCFAD7DB234