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PROFIBUS网络的后面增加几个站点出现不定期的掉站分析

2013-8-10 21:11| 编辑:电工学习网| 查看: 16438| 评论: 0

一个项目进行改造,在PROFIBUS网络的后面增加了几个站点,距离也非常近,符合PROFIBUS网络长度的限制,同时也符合网络的安装规范,接地也良好,施工完成后,从站出现不定期的掉站情况,故事将带您一起分析故障的原因。

现场总线网络比较复杂,划分了好几个网段,根据现场测试简单画出网络拓扑图,如图1所示。

 

为了便于分析,图1中的网络只是示意图,总共有三个网段,只有一个CPU,从站故障多发生于网段1中CPU右边的22个从站设备中。

由于PROFIBUS通信是电压差分信号,故障发生在哪一个网段只是结果并不能判断故障源。先使用Amprolyzer (PROFIBUS报文测试软件,可以在西门子网站上下载)软件对整个网络进行测试,发现有报文错误。现场调试最头疼的就是由多个网段组成的网络,必须单独测量,检查的方法也很简单,就是排除法。首先进行网络分拆,屏蔽网段2,再在CPU上使用终端电阻隔开CPU左边的36个从站,这样可以排除网段间的相互干扰。最后发现大量的错误报文还是由CPU右边22个从站设备发出,这样就确定了故障的网段。

首先检查接地,表面看每个站点都接地良好,因为没有考虑到接地电阻,接地线分布等原因,这些问题对于现场临时调试是不可能的事情,所以就算接地良好。

其次查看是否符合PROFIBUS安装规范,包括站点间距离、是否有分支等,看了半天也没查出原因,就算是没问题吧,因为查看每一个接头是否虚接同样不现实。都没有问题,现场了解,在CPU右边22个从站设备的网段中进行过改造,添加了新设备,有一个站点添加在原网段,后面又添加了一个中继器用于扩展和隔离,检查了也没有发现问题,那么问题出现在哪里呢?

表面看不出来,只能通过示波器查看一下通信的物理信号,例如是否受到信号干扰以及PROFIBUS安装问题等,使用示波器查看的波形图如图2所示,

在波形上可以看到明显的信号反射,通过时间与信号传输速度的关系,计算到反射的位置距离主站大于70米,而70米处正是添加新设备的位置,再去现场重新检查,发现了一个奇怪的安装现象,如图3所示。

现场查看,发现网络最后使用中继器与新加站点隔开,由于安装空间问题,还有一个站点在中继器前安装,然后再连接到中继器,连接从站到中继器的电缆与原电缆不匹配,一个新的,一个是旧的,电缆订货号居然不同,难道问题出在这里?使用终端电阻将使用新通信电缆的站点隔离,再看信号波形图,反射信号消失了,问题找到了,使用一段多余的旧线替换新线后,错误报文很少出现。真是没有想到,一小段电缆居然造成整个网络不稳定。

如果通信电缆的特征阻抗不匹配,通信信号就会发生反射,如果通信距离较长,在末端出现反射,对通信造成的危害更大,即使电缆参数相同,但是厂商不同,特征电阻也会有偏差(手册中标有误差范围为正负10%,所以最大偏差20%),如果在长距离使用非PROFIBUS协会的电缆,通信质量就更难保证,图4的安装不能说错误,但是应注意上述的问题。

如果现场确实有困难,应在两种电缆交汇处使用中继器隔开。

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