對(duì)profibus——dp通訊故障的分析及解決方法

1、冶金之家網(wǎng)站對(duì)Profibus—DP通訊故障的分析及解決方法通訊故障的分析及解決方法李欣(武鋼集團(tuán)公司設(shè)備維修總廠，湖北武漢市430000)摘要：要：本文首先對(duì)profibus—dp現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)研究其故障診斷方式并分析了數(shù)據(jù)傳輸過程。本文還提出了一種通過HP80I程序編程來實(shí)現(xiàn)捕捉DP故障的方法，并把它成功應(yīng)用到冷軋廠連續(xù)退火機(jī)組中，徹底解決了困擾該生產(chǎn)線多時(shí)的因DP通訊距離長、現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、干擾大而造成的遠(yuǎn)程I／O站掉

2、網(wǎng)的故障。因此，大大提高了有效作業(yè)率和成材率。關(guān)鍵詞：詞：現(xiàn)場總線；DP通訊；CRC校驗(yàn)；I／O站1引言引言現(xiàn)場總線技術(shù)如profibus—dp的大量應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備與控制器之間連接所采用一對(duì)一所謂的I／O連接方式，而使用一根電纜連接所有現(xiàn)場設(shè)備，并采用數(shù)字信號(hào)取代了設(shè)備級(jí)的4—20mA／24VDC信號(hào)傳遞。因此其具有硬件成本低，安全性可靠性好以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)、安裝、擴(kuò)充簡單等諸多特點(diǎn)。具體到冷軋廠一連退線上，profibu

3、s—dp總線技術(shù)已成功運(yùn)用于PLC系統(tǒng)與所有除傳動(dòng)設(shè)備外的現(xiàn)場級(jí)設(shè)備如各類傳感器、電磁閥及開關(guān)按鈕等信號(hào)傳遞之中，并取得了很好的效果。而在硬件層上，該線主要采用GEFANUC的BIU即現(xiàn)場總線接口單元、SST公司的5136—PFB—VME通訊基板作為ALSTOM的PLC與現(xiàn)場級(jí)設(shè)備進(jìn)行交流的平臺(tái)。一冷軋連退線自03年投產(chǎn)以來運(yùn)行較為穩(wěn)定，但進(jìn)入08年后曾多次出現(xiàn)莫名停機(jī)現(xiàn)象，通過調(diào)用HMI上的故障記錄表我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)情況屬“正常停車”

4、無任何故障記錄，還有少數(shù)情況有急停信號(hào)但復(fù)位后機(jī)組又能立即投入生產(chǎn)。經(jīng)過長期監(jiān)控，我們終于捕捉到系某個(gè)遠(yuǎn)程I／O站(即BIU)掉網(wǎng)或報(bào)錯(cuò)造成了機(jī)組停機(jī)，但由于不是純粹硬件故障，掉網(wǎng)或報(bào)錯(cuò)的站點(diǎn)往往能馬上自動(dòng)恢復(fù)正常，機(jī)組也能馬上投入運(yùn)行，因此對(duì)故障的排查、解決造成了極大的困難。綜上所述，我們對(duì)DP通訊技術(shù)進(jìn)行深入了解，特別是對(duì)其故障診斷及抗干擾性能進(jìn)行研究是提高本機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)而提高成才率、運(yùn)行效率的有力手段。2現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線Pro

5、fibus技術(shù)探討技術(shù)探討21現(xiàn)場總線在自動(dòng)化系統(tǒng)中的位置PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化，其在自動(dòng)化系統(tǒng)中的位置如下圖所示。如圖1，PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成[1]，即PROFIBUS—DP(DecentralizedPeriphery)、PROFIBUS—PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS

6、—FMS(FieldbusMessageSpecification)。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式冶金之家網(wǎng)站當(dāng)DP主站與DP從站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸即作為主站的ALSTOMPLC與作為從站的BIU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須要完成以下幾個(gè)步驟(1)參數(shù)化階段，即從站由DP主站用現(xiàn)有總線參數(shù)、監(jiān)控時(shí)間和從站特有的參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化。(2)組態(tài)階段，DP主站對(duì)DP從站所需的配置和現(xiàn)有的配置進(jìn)行比較，因此設(shè)備類型、數(shù)據(jù)

7、格式、長度以及輸入輸出數(shù)量必須與實(shí)際組態(tài)一致。(3)用戶數(shù)據(jù)傳輸階段，在參數(shù)化和組態(tài)成功后，DP從站改變其狀態(tài)進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)交換階段。在此階段，從站的參數(shù)化能被更改，而不必中斷數(shù)據(jù)傳輸。在以上三個(gè)階段均可附加診斷信息和控制命令傳輸，另外經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS—DP診斷功能可以將以下三級(jí)診斷信息發(fā)送到總線上傳輸并由主站采集，如本站診斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高、壓力過低等；模塊診斷操作：一個(gè)站點(diǎn)的某具體I／O模塊故障；通道

8、診斷操作：一個(gè)單獨(dú)輸入／輸出位的故障。PROFIBUS—DP的差錯(cuò)檢查方法采用循環(huán)冗余校檢(CyclicRedundancyCheek，CRC)：對(duì)傳輸序列進(jìn)行一次除法操作，將進(jìn)行除法操作的余數(shù)附加在傳輸信息的后邊。在接收端也進(jìn)行同樣的除法過程。如果接收端除法過程的結(jié)果不是0，就表明發(fā)生了一個(gè)錯(cuò)誤。CRC錯(cuò)誤檢查方法能夠檢測(cè)出大約9995％的錯(cuò)誤，但計(jì)算量大[3，4，5]，下面看下它的具體處理過程。我們把即將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以看做是一個(gè)

9、N階的二進(jìn)制多項(xiàng)式，由公式(1)組成，an－1xn－1＋an－2xn－2＋＋a1x＋a0(1)如一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)10110101可以表示為公式(2)，1x70x61x51x40x31x2＋0x1(2)多項(xiàng)式的乘除法運(yùn)算過程與普通代數(shù)多項(xiàng)式乘除法相同。采用CRC校驗(yàn)時(shí)，發(fā)送方和接收方用同一個(gè)約定好的生成多項(xiàng)式g(x)，并且g(x)首位和最后一位的系數(shù)必須為1。CRC處理方法是：發(fā)送方以g(x)去除t(x)。(t(x)為要發(fā)送的數(shù)據(jù)包如公

10、式(2)所示，得到余數(shù)多項(xiàng)式f(x)為CRC校驗(yàn)碼，將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式之后發(fā)送到接收端，接收端同樣用g(x)去除接收到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，然后把計(jì)算結(jié)果和實(shí)際接收到的余數(shù)多項(xiàng)式數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，相同的話表示傳輸正確。舉例說明，設(shè)待發(fā)送的的數(shù)據(jù)t(x)為12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)100100011100，CRC—4的生成多項(xiàng)式為公式(3)，即10011。g(x)=x4＋x1(3)首先在t(x)的末尾添加4個(gè)0構(gòu)成x4t(x)以便可以被式3除盡，因