對profibus——dp通訊故障的分析及解決方法

1、冶金之家網(wǎng)站對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(武鋼集團公司設備維修總廠，湖北武漢市430000)摘要：要：本文首先對profibus—dp現(xiàn)場總線技術(shù)進行了闡述，重點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程序編程來實現(xiàn)捕捉DP故障的方法，并把它成功應用到冷軋廠連續(xù)退火機組中，徹底解決了困擾該生產(chǎn)線多時的因DP通訊距離長、現(xiàn)場環(huán)境復雜、干擾大而造成的遠程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；I／O站1引言引言現(xiàn)場總線技術(shù)如profibus—dp的大量應用，取代了傳統(tǒng)的現(xiàn)場設備與控制器之間連接所采用一對一所謂的I／O連接方式，而使用一根電纜連接所有現(xiàn)場設備，并采用數(shù)字信號取代了設備級的4—20mA／24VDC信號傳遞。因此其具有硬件成本低，安全性可靠性好以及系統(tǒng)設計、組態(tài)、安裝、擴充簡單等諸多特點。具體到冷軋廠一連退線上，profibu

3、s—dp總線技術(shù)已成功運用于PLC系統(tǒng)與所有除傳動設備外的現(xiàn)場級設備如各類傳感器、電磁閥及開關(guān)按鈕等信號傳遞之中，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)場級設備進行交流的平臺。一冷軋連退線自03年投產(chǎn)以來運行較為穩(wěn)定，但進入08年后曾多次出現(xiàn)莫名停機現(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)情況有急停信號但復位后機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遠程I／O站(即BIU)掉網(wǎng)或報錯造成了機組停機，但由于不是純粹硬件故障，掉網(wǎng)或報錯的站點往往能馬上自動恢復正常，機組也能馬上投入運行，因此對故障的排查、解決造成了極大的困難。綜上所述，我們對DP通訊技術(shù)進行深入了解，特別是對其故障診斷及抗干擾性能進行研究是提高本機組運行穩(wěn)定性進而提高成才率、運行效率的有力手段。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)場總線在自動化系統(tǒng)中的位置PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通、電力等其他領(lǐng)域自動化，其在自動化系統(tǒng)中的位置如下圖所示。如圖1，PROFIBUS由三個兼容部分組成[1]，即PROFIBUS—DP(DecentralizedPeriphery)、PROFIBUS—PA(ProcessAutomation)、PROFIBUS

6、—FMS(FieldbusMessageSpecification)。PROFIBUS—DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式冶金之家網(wǎng)站當DP主站與DP從站進行數(shù)據(jù)傳輸即作為主站的ALSTOMPLC與作為從站的BIU進行數(shù)據(jù)傳輸時，必須要完成以下幾個步驟(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)控時間和從站特有的參數(shù)進行參數(shù)化。(2)組態(tài)階段，DP主站對DP從站所需的配置和現(xiàn)有的配置進行比較，因此設備類型、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。在以上三個階段均可附加診斷信息和控制命令傳輸，另外經(jīng)過擴展的PROFIBUS—DP診斷功能可以將以下三級診斷信息發(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：一個站點的某具體I／O模塊故障；通道

8、診斷操作：一個單獨輸入／輸出位的故障。PROFIBUS—DP的差錯檢查方法采用循環(huán)冗余校檢(CyclicRedundancyCheek，CRC)：對傳輸序列進行一次除法操作，將進行除法操作的余數(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)生了一個錯誤。CRC錯誤檢查方法能夠檢測出大約9995％的錯誤，但計算量大[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

9、N階的二進制多項式，由公式(1)組成，an－1xn－1＋an－2xn－2＋＋a1x＋a0(1)如一個8位的二進制數(shù)10110101可以表示為公式(2)，1x70x61x51x40x31x2＋0x1(2)多項式的乘除法運算過程與普通代數(shù)多項式乘除法相同。采用CRC校驗時，發(fā)送方和接收方用同一個約定好的生成多項式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)多項式f(x)為CRC校驗碼，將余數(shù)多項式加到數(shù)據(jù)多項式之后發(fā)送到接收端，接收端同樣用g(x)去除接收到的數(shù)據(jù)，進行計算，然后把計算結(jié)果和實際接收到的余數(shù)多項式數(shù)據(jù)進行比較，相同的話表示傳輸正確。舉例說明，設待發(fā)送的的數(shù)據(jù)t(x)為12位二進制數(shù)據(jù)100100011100，CRC—4的生成多項式為公式(3)，即10011。g(x)=x4＋x1(3)首先在t(x)的末尾添加4個0構(gòu)成x4t(x)以便可以被式3除盡，因