现场总线-Profibus站点异常原因分析及处理方法
导语：本文主要介绍了 Profibus网络在运行中出现的站点报警、工T自动化设备控制系统中Profibus网络异常现竄、 现场处理方案以及如何通过预防确保Profibus网络在控制系统中正常运行.
1引言
80年代末、90年代初现场总线的出现，使得生产过程 现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系 更趋于简单化，而且具有容错能力强、安全性好、成本低 等特点。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技 术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成 为自动化技术发展的热点，并且在自动化控制领域内得到 了广泛的应用。
2 Profibus现场总线与普通常规接线方式的 虱
在Profibus现场总线出现之前，现场控制传感器、I0 模块、电磁阀等输入输出装置与及计算机之间的连 接主要以硬接线方式为主。但随着现场输入输出数量的增 多，控制线的数量成倍的增长。尤其是当现场输入输出元 件距离较远时，不仅控制线数量多、距离长，还 存在看控制线受干扰导致信号不稳定的现象，弊端更为 突出。
与现场硬接线不同，Profibus现场总线采用实心裸 铜丝导体芯线，2芯绞和成对，芯线红绿二色，铝箔和加 密裸金属丝编制层，屏蔽效果更好，紫色PVC外护套° Profibus总线在自动化系统中将自动化控制系统与现场 信号单元相连接，也可直接连接带有接口的变送器、执行 器、传动装置和在 现场仪表及设备，对现场信号进行采 集和监控。只用一对双绞线替代了传统大量的传输电缆， 大大节省了电缆的费用，简化了现场的控制电缆，也相应 节省了施工调试以及系砌运后的维护时间和费用。
3常见总线结构形式
常见的总线连接方式如图1所示。
PLC的Profibus-DP 口通过Profibus通讯插头引出通讯 线，每个站点(图中的SEW伺服驱动器)上有通珊S头，站 点之间通过Profibus通讯线相遂妾，一般来说，大型设备站 点比较多。
4 Profibus常见的异常故障
(1) 单个站点出现报警，出现这种异常如果报警固定 站点，则问题大多在站点本身。检查站点本身的通讯设置、 该站点的Profibus通讯板是否存在问题，可以通过跋通讯 板的方式进行排查。
(2) 整个网络出现无规律的掉站。出现这种异常故障 对于设舔护人员来说是比较棘手的问题，但通过幡仔细 分析，还是可以彻底解决的。
图 1 常见的总线连接方式
• Profibus通讯插头存在问题
一个Profibus网络有时会有十几个或几十个通讯头。这些通讯头上面有个标注on/off的总线终端电阻开关，内部线路如图2所示。
一般当插头处于终端位置(首尾)时，总线终端电阻开关放在on的位置，站点为网络提供电压。插头处于网络中间位置时，总线终端电阻开关在off位置，即A1与A2、B1与B2 短接。由于总线终端电阻开关本身有触点，通讯插头经历了长时间后，触点会氧化，从而造成A1A2或B1B2之间存在电阻，接触不好导致信号传输质量差，从而造成整个通讯网络出现无规律站点报警。
目前市场上有一款监测通讯质量的仪器BC-700-BP，这种仪器可以直接插在网络中将各个站点的通讯质量，以柱形图的形式直观地显示出来(图4)。
其中横轴数字显示各个站点的Profibus地址，纵轴数字代表信号质量的好还。正常的信号质量值都大于2.5以上，即图中显示绿色的部分。低于2.5的以部分显示，说明信号质量较差，可以根据检测结果针对信号质量较差的站点进行改善。
此仪器还可以通过趋势的记录测量检测某一段时间内网络的变化情况，由于网络本身不正常，不一定会出现站点报警的情况。但通过仪器对网络的趋势监控可以看到网络的运行是否正常，发现网络不健康时可以提前进行改善，避免站点报警的异常出现。趋势监测如图5所示。
在趋势监测图5中，显示绿色的是正常的站点，出现红点的是站点在这一时刻出现了帧错误。此仪器最多可记录90 小时的监测数据，如监测某一个时间段内趋势信号全部为绿色，则说明网络是健康的，运行中是不会出现站点报警的。如趋势记录中出现了异常帧错误红点，则说明网络是不健康的。当红点的强度超过一定数值时便会出现站点报警现象， 需要对站点进行预防性改善，至趋势记录中无红点现象出现，网络可正常稳定运行。
一般我们改善网络的方法是更换通讯插头和通讯线。网络中，某个网络插头或通讯线出现异常都会导致整个网络出现无规律的站点报警。
• 控制系统CPU出现异常
当网络出现站点报警异常时，我们首先对通讯插头、
图 2 内部线路
图 3 总线连接图
图 4 BC-700-BP 仪器监测通讯质量图
图 5 趋势监测图
通讯线等外围部分进行排查和处理。如果确认外围网络无异常，而不能解决时。下一步需要考虑控制系统的CPU硬件问题，因为CPU存在问题也会导致整个网络出现无规律的站点报警。我们可以提前对控制系统的程序进行备份，更换新的CPU后，将备份的控制程序下载后，再观察趋势记录的网络质量情况，如无异常帧错误红点则说明整个网络是健康状态，问题已彻底解决。
5 结束语
Profibus总线控制系统的出现替代了原始的控制系统
与现场的IO模块、伺服驱动器等输入输出设备连接的硬接线，大大简化了现场电缆的分布结构，带来了很多优点;但Profibus总线网络维护不好，会使设备出现无规律的站点报警。为使设备稳定的运行，需要运用仪器对网络信号情况定期进行监测和预防，网络不健康到一定程度的表现形式就是设备出现异常的站点报警。当设备出现异常后再去解决会造成较长时间的停机，给生产带来一定损失，所以用仪器定期监控网络状态，确保网络的健康运行，是设备维护的必然趋势。
