Profitrace网络诊断工具在烟草制丝线上的应用:烟草贷线上

　　【摘要】本文简要介绍了Profitrace网络诊断工具在烟草制丝线网络故障诊断中的应用，包括Profitrace主要功能和特点，为解决烟草制丝线底层网络故障提供了一种快速诊断工具盒方法。
　　【关键词】PROFIBUS-DP总线系统;ProfiTrace;拓扑结构;终端器
　　
　　0.前言
　　PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独有的特点、严格的认证范围、开放的标准和不断发展的应用行规，已成为最重要的现场总线标准，广泛应用在制造业自动化、过程自动化和楼宇自动化中。郑州卷烟厂制丝线设备控制层主要采用西门子的PROFIBUS-DP现场总线控制系统。由于网络故障原因复杂，本文介绍了一种新的网络诊断工具，可以实时检测网络状态并及时、准确的诊断出网络故障，为故障的排除提供了很好的帮助。
　　1.存在的问题
　　由于Profibus现场总线系统是基于网络的控制系统，系统运行过程中控制系统网络电缆、模块、元器件等会出现老化情况，同时周围的电气设备干扰等原因都会对网络产生渐变的不良影响，积累到一定阶段，在我们生产中通常表现为网络故障。而网络故障比一般的电气故障较难解决，虽然它发生的频率较少，但是正因为这样使设备人员忽略了对它的重视，也因此缺乏处理次类故障的经验。一旦出现故障，常常摸不到头绪，严重的故障会导致几小时乃至数日的停机，带来严重的经济损失。在无法查明故障的情况下，不得不邀请设备厂家或西门子等网络设备提供商现场帮助解决故障，造成更多人力物力上的成本。
　　2.ProfiTrace的应用
　　目前虽然西门子公司提供了对自身产品诊断的软、硬件工具，如BT200，诊断中继、诊断功能块等，但由于这些诊断工具的局限性同时需要对西门子编程软件非常熟悉后才能应用。我们通常只能在故障之后花费较长的时间去检查、去解决。我们更看重的是能够在故障没有出现或形成之前去发现、去预防。
　　随着总线故障诊断技术的发展，ProfiTrace作为PROFIBUS数据总线专业故障诊断设备，很大程度的解决PROFIBUS工业现场棘手问题，可以帮助我们方便的接入PROFIBUS总线进行故障检测及分析。如：诸如终端电阻丢失、多余电阻、线缆老化、线缆折叠扭曲、线缆中断、接头松动、屏蔽不良、模块或驱动损坏、波特率不匹配等。
　　2.1实时网络状态检测
　　通过Live List矩阵列出所有设备清单，同时矩阵中的设备状态通过不同的背景颜色呈现出：
　　图1 Live List矩阵
　　绿色：设备进行数据交换；黄色：设备丢失；红色：参数错误（主站除外）； 紫色：组态错误； 无色：在线但无数据交换。
　　2.2实时示波器（ScopeWare）
　　由于PROFIBUS基于高速数字数据通讯，也就意味着我们将不能继续使用万用表来对信号质量进行测量。而这时我们需使用示波器来检验缆线上的电子信号。对于EMC干扰，反射波，终端器超出/缺少，短线等问题，示波器都是必不可少的工具。
　　2.2.1正常（可接受）信号
　　正常（可接受）信号几乎可以说是“真正的”四方型波纹，平均振幅为5伏。当振幅较高时，信号近似这种四方型波纹，但仍属于可接受信号（图2）。目前的RS485驱动还有能力产生更高的振幅。还有一点重要的是，闲置状态的噪音要保持在最小。闲置状态必须为1伏，因为终端器具有一定程度的电能。Bit上的波峰是处于正常状态的。波峰产生的原因是由于ProfiCore所连接的短小分支线所致，也许该系统中的电缆长度相对较短。
　　图2正常（可接受）信号波形
　　2.2.2缺少终端器或断线
　　当缺少终端器或出现断线时，信号就会反应在缆线上，形成大起大落的波峰。这种反射波导致信号平均振幅上升，反射波的宽度可以告诉我们问题出现的位置离测试地点距离有多远。当距离很近时，反射波在bit中被压缩，由于高强度的振幅，反射波使报文受损。当故障问题离测量地距离很远时，反射波呈现的是双bit，这种结果也导致报文受损。出现类似以上两种情况信号时我们可以通过安装图纸对此做出结论，是否缺少终端器还是出现了断线问题。
　　2.2.3A线和B线之间的短路
　　当A线与B线之间出线短路时，反射波一步一步地将信号的振幅越降越底。每段的宽度告诉我们离“故障点”到底为多远。当故障离测量点较近时，反射波被压缩在bit中。当故障问题离测量点较远时，反射波出现双bit，但信号的振幅并未全部停止。环流电阻所产生的剩余振幅足以使设备保持数据交换状态。
　　2.3电压条线图显示
　　条线图标明了总线上所有设备信号的平均等级，网络正常信号平均电压应为5伏左右。当总线出现问题时，条线图将显示不同的电压等级，条线的颜色将发生变化。当总线电缆上缺失终端器或发生断线时所显示电压等级由于反射波的影响变得很高（图3）；当总线电缆上的出现短路时电压低于正常值，一些条线的颜色呈红色（图4）。
　　图3网络缺失终端器或发生断线时的信号
　　图4网络缺失终端器或发生线时的信号
　　2.4拓扑结构检测
　　网络拓扑结构对于网络故障的诊断和排除有着非常重要的作用。如果在使用应用过程中我们不知道网络的真实拓扑连接情况，当出现网络故障时我们根本无法准确的找到网络故障发生点或某几个点，只能凭借个人工作经验逐个排除，严重影响故障排除速度。通过ProfiTrace网络拓扑结构检测则可以实时绘出网络拓扑结构（图5），为故障的判断和排除提供依据。需要注意的是当网络中多处使用中继器或网络线路存在问题时个别站点可能无法检测。
　　图5 自动检测网络拓扑结构
　　3.结束语
　　ProfiTrace网络故障诊断工具不仅用于在现场网络出现故障时进行快速诊断，并且还是日常点检维护的优秀手段：通过定期按计划对总线网络进行检测，可以检查网络状态，对安全隐患进行排除，将极大降低网络故障发生率及降低维护成本，同时形成的网络状态报告可以作为设备状态的对比文件。■
　　
　　【参考文献】
　　［１］崔坚,李佳.西门子工业网络通讯指南（上）.机械工业出版社.2004.
　　［２］ProfiTrace 2用户手册.PROCENTEC.2009.
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