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PROFIBUS調試日記-細節決定成敗

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ID:26188 發表于 2015-5-28 00:07 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
  網絡通信問題很多用戶都碰到過,導致問題的原因很多。最近碰到的一個ProFibus通信的問題,常見卻不容易發現。我覺得很有必要給大家講講。以后項目中要引以為戒!


       一個項目進行改造,在PROFIBUS網絡的后面增加了幾個站點,距離也非常近,符合PROFIBUS網絡長度的限制,同時也符合網絡的安裝規范,接地也良好,施工完成后,從站出現不定期的掉站情況,故事將帶您一起分析故障的原因。現場總線網絡比較復雜,劃分了好幾個網段,根據現場測試簡單畫出網絡拓撲圖,如圖1所示。



    為了便于分析,圖1中的網絡只是示意圖,總共有三個網段,只有一個CPU,從站故障多發生于網段1中CPU右邊的22個從站設備中。

   由于PROFIBUS通信是電壓差分信號,故障發生在哪一個網段只是結果并不能判斷故障源。先使用Amprolyzer (PROFIBUS報文測試軟件,可以在西門子網站上下載)軟件對整個網絡進行測試,發現有報文錯誤。現場調試最頭疼的就是由多個網段組成的網絡,必須單獨測量,檢查的方法也很簡單,就是排除法。首先進行網絡分拆,屏蔽網段2,再在CPU上使用終端電阻隔開CPU左邊的36個從站,這樣可以排除網段間的相互干擾。最后發現大量的錯誤報文還是由CPU右邊22個從站設備發出,這樣就確定了故障的網段。

        首先檢查接地,表面看每個站點都接地良好,因為沒有考慮到接地電阻,接地線分布等原因,這些問題對于現場臨時調試是不可能的事情,所以就算接地良好。


   其次查看是否符合PROFIBUS安裝規范,包括站點間距離、是否有分支等,看了半天也沒查出原因,就算是沒問題吧,因為查看每一個接頭是否虛接同樣不現實。都沒有問題,現場了解,在CPU右邊22個從站設備的網段中進行過改造,添加了新設備,有一個站點添加在原網段,后面又添加了一個中繼器用于擴展和隔離,檢查了也沒有發現問題,那么問題出現在哪里呢?


    表面看不出來,只能通過示波器查看一下通信的物理信號,例如是否受到信號干擾以及PROFIBUS安裝問題等,使用示波器查看的波形圖如圖2所示,  
在波形上可以看到明顯的信號反射,通過時間與信號傳輸速度的關系,計算到反射的位置距離主站大于70米,而70米處正是添加新設備的位置,再去現場重新檢查,發現了一個奇怪的安裝現象,如圖3所示。

現場查看,發現網絡最后使用中繼器與新加站點隔開,由于安裝空間問題,還有一個站點在中繼器前安裝,然后再連接到中繼器,連接從站到中繼器的電纜與原電纜不匹配,一個新的,一個是舊的,電纜訂貨號居然不同,難道問題出在這里?使用終端電阻將使用新通信電纜的站點隔離,再看信號波形圖,反射信號消失了,問題找到了,使用一段多余的舊線替換新線后,錯誤報文很少出現。真是沒有想到,一小段電纜居然造成整個網絡不穩定。
        如果通信電纜的特征阻抗不匹配,通信信號就會發生反射,如果通信距離較長,在末端出現反射,對通信造成的危害更大,即使電纜參數相同,但是廠商不同,特征電阻也會有偏差(手冊中標有誤差范圍為正負10%,所以最大偏差20%),如果在長距離使用非PROFIBUS協會的電纜,通信質量就更難保證,圖4的安裝不能說錯誤,但是應注意上述的問題。


如果現場確實有困難,應在兩種電纜交匯處使用中繼器隔開。  










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