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[摘 要]针对Profibus-DP网络在连续镀锌生产线上的使用现状，阐述部分网络器件的原理及使用方法，分析生产线常见的网络故障、提出相应解决方法，以及在日常网络系统维护过程中所需注意事项。
[关键词]Profibus-DP网络 中继器 放大信号 拓扑结构
中图分类号：TD637 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0006-01
前言：唐钢冷轧2#连续镀锌生产线采用的是Profibus-DP网络系统，网络系统的稳定与产品质量息息相关，因此熟悉网络器件的原理及正确掌握其使用方法、总结处理网络故障的经验尤为重要。
正文：Profibus-DP网络传输采用一种两端有终端的总线拓扑结构，可以确保在网络通讯期间接入或断开一个或多个站而不影响其它站的通讯。在整个Profibus-DP网络系统中，起着至关重要作用的网络器件是型号为6ES7972-0AA01-0XA0的西门子RS485中继器。
RS485中继器上下分为两个网络段，其中A1/B1和A1？/B1？是网络段1的一个Profibus接口，A2/B2和A2？/B2？是网络段2的一个Profibus接口，PG/OP接口属于网络段1。在网络拓扑结构中，中继器连接了网段1和网段2，由于中继器内部是隔离的，因而作为网段1来讲，中继器就是该网段的一个终端设备，终端电阻是为了消除在通讯电缆中的信号反射，当信号出现反射时，整个网络数据就会混乱，最后导致DP站点通讯故障。在网段1中，应该将Profibus网线接在A1/B1上，同时网段1的终端电阻设置为“On”；而网段2与网段1类似，也需要将电缆连接在A2/B2上，同时终端电阻设置为“On”。其设置图如下：
信号再生是在网段1和网段2之间实现的，同一网段内信号不能再生。两个网段之间是物理隔离的，因而中继器除了扩展网段外，还有一个作用就是可以进行网络隔离。中继器虽然能起到延长总线的传输距离或者放大信号的作用，但在安装位置上有着特殊的要求，在加装RS485中继器时，如果装在离主站最近的位置，放大的可能是一个失真的信号，如果离主站太远，则有可能起不到放大信号的作用。因此中继器一般加装在DP网络的中间部位效果最好，可以使用西门子总线测试仪对信号的衰减情况进行测试，以便确定加装位置。
生产中，经常会遇到网络闪断的情况，网络闪断主要是源于通讯硬件状态不稳定，我们只需观察、判断具体不稳定的硬件设备，然后更换即可解决故障。但如果是由于干扰引起的网络闪断判断故障点就不是很容易，我们将日常遇到的干扰类型总结如下：（如图1）
1、电源干扰
在很多时候，由于电源引入的干扰而造成网络闪断的情况时有发生，控制系统一般都是直流24V电源供电，交流电源的绝缘损坏或者不达标，导致低压交流电窜入直流系统中，就会发生网络闪断的情况，如果窜入的低压交流电足够大甚至会烧毁通讯模块。
2、信号干扰
镀锌生产线的设备繁多，在电缆隧道中通讯电缆桥架和动力电缆桥架难免有间距不达标的地方，再加上一些负荷比较大的电机频繁起停，极易引起动力电缆产生的磁场迅速变化，从而对线路信号的传输产生干扰，达到一定程度时就会导致站点丢失甚至系统瘫痪。
3、负载干扰
在控制系统中，往往具有很多具备储能特性的负载，由于没有加装信号隔离装置或者浪涌吸收器，当控制触点切换时就将产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电动势，这会对系统中的相关设备产生较大的冲击。
4、接地干扰
PLC控制盘柜与大地之间存在着电位差，规范而良好的接地系统可以减少由于这种电位差而引起的干扰电流。混入信号线与通讯线缆的干扰，可通过接地线引入大地，从而减少干扰的影响。不合格的地线和不规范的接地方式通常是引起接地干扰的重要原因。
产生干扰的原因虽然很多，成因也很复杂，但处理起来也不是没有办法，要想把一套设备建好、用好、维护好，恐怕我们还要从防治干扰的角度做好以下这几方面的工作：
1、设备选型要规范
在设备选型时，一定要首选抗干扰能力强的产品，生产厂家信誉高、技术力量雄厚的企业。
2、采用高质量的电源，有效抑制高频谐波
采用高质量的电源是抑制电网干扰的一种极其有效的方法。现在常用的UPS和净化电源装置都具有很强的干扰隔离性能，所以根据现场情况加装必要的电源隔离装置，可以有效的抑制电网干扰，尤其是高频谐波的干扰。
3、规范施工
在设备安装调试阶段，规范施工，避免动力电缆与信号线（包括通讯线缆）在同一桥架内或同一层内混合铺设、对重要部件及线缆进行屏蔽接地处理、滤波处理，加装隔离装置等都能有效的抑制干扰的产生。
4、正确规范的安装、使用地线
接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一，正确规范的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰。在Profibus-DP接头安装时，应该确保屏蔽层被压在插头的金属部分，不能将屏蔽层剥离的太长，这样暴露在电磁空间中，容易成为受干扰的天线。同时需将Profibus-DP电缆在柜中余留比较长的，或者把通讯电缆打成环形捆的，分别剪切成合适的长度，否则此时如果有磁力线从环形中间穿过，根据右手定律，容易产生干扰信号，这样会对整个网络系统产生干扰作用。经过以上措施，基本可以消除干扰信号对网络系统的影响。
5、必要时加装信号中继器
以上介绍的西门子RS485中继器是一种很好的信号放大器，可以有效的保证信号传输质量、提高系统运行的稳定性。
结束语：在实际的生产现场中Profibus-DP网络的稳定性还是比较高的，但是如果其网络线路缺少终端、短路或者受到干扰甚至网络硬件损坏也会出现闪网的现象，严重时还会导致整个网络的瘫痪。在有些情况下由于网络上某个子站参数配置或者硬件的问题，往往是该子站单独出现故障，不会影响到其他的子站和主站之间的通信。本文针对Profibus-DP网络的网络线路和中继器的特性进行了分析，列举了在实际工作中常遇到的网络故障，并给出解决办法，交流经验以实现生产的稳定运行。
参考文献
[1]徐文辉：Profibus-DP现场总线技术概述，航空电子技术，2000（1）：26—32.
[2]张志学、肖志怀、李朝晖：Profibus-DP总线技术介绍，电站系统工程，2001.
[3]西门子公司S7-400可編程控制器硬件和安装手册2007：157-169.
作者简介
唐钢自动化公司，贾东光，性别：男，籍贯：河北唐山，出生年月：1982年4月，职称：工程师，学历：本科，研究方向：冶金自动化。
[关键词]Profibus-DP网络 中继器 放大信号 拓扑结构
中图分类号：TD637 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0006-01
前言：唐钢冷轧2#连续镀锌生产线采用的是Profibus-DP网络系统，网络系统的稳定与产品质量息息相关，因此熟悉网络器件的原理及正确掌握其使用方法、总结处理网络故障的经验尤为重要。
正文：Profibus-DP网络传输采用一种两端有终端的总线拓扑结构，可以确保在网络通讯期间接入或断开一个或多个站而不影响其它站的通讯。在整个Profibus-DP网络系统中，起着至关重要作用的网络器件是型号为6ES7972-0AA01-0XA0的西门子RS485中继器。
RS485中继器上下分为两个网络段，其中A1/B1和A1？/B1？是网络段1的一个Profibus接口，A2/B2和A2？/B2？是网络段2的一个Profibus接口，PG/OP接口属于网络段1。在网络拓扑结构中，中继器连接了网段1和网段2，由于中继器内部是隔离的，因而作为网段1来讲，中继器就是该网段的一个终端设备，终端电阻是为了消除在通讯电缆中的信号反射，当信号出现反射时，整个网络数据就会混乱，最后导致DP站点通讯故障。在网段1中，应该将Profibus网线接在A1/B1上，同时网段1的终端电阻设置为“On”；而网段2与网段1类似，也需要将电缆连接在A2/B2上，同时终端电阻设置为“On”。其设置图如下：
信号再生是在网段1和网段2之间实现的，同一网段内信号不能再生。两个网段之间是物理隔离的，因而中继器除了扩展网段外，还有一个作用就是可以进行网络隔离。中继器虽然能起到延长总线的传输距离或者放大信号的作用，但在安装位置上有着特殊的要求，在加装RS485中继器时，如果装在离主站最近的位置，放大的可能是一个失真的信号，如果离主站太远，则有可能起不到放大信号的作用。因此中继器一般加装在DP网络的中间部位效果最好，可以使用西门子总线测试仪对信号的衰减情况进行测试，以便确定加装位置。
生产中，经常会遇到网络闪断的情况，网络闪断主要是源于通讯硬件状态不稳定，我们只需观察、判断具体不稳定的硬件设备，然后更换即可解决故障。但如果是由于干扰引起的网络闪断判断故障点就不是很容易，我们将日常遇到的干扰类型总结如下：（如图1）
1、电源干扰
在很多时候，由于电源引入的干扰而造成网络闪断的情况时有发生，控制系统一般都是直流24V电源供电，交流电源的绝缘损坏或者不达标，导致低压交流电窜入直流系统中，就会发生网络闪断的情况，如果窜入的低压交流电足够大甚至会烧毁通讯模块。
2、信号干扰
镀锌生产线的设备繁多，在电缆隧道中通讯电缆桥架和动力电缆桥架难免有间距不达标的地方，再加上一些负荷比较大的电机频繁起停，极易引起动力电缆产生的磁场迅速变化，从而对线路信号的传输产生干扰，达到一定程度时就会导致站点丢失甚至系统瘫痪。
3、负载干扰
在控制系统中，往往具有很多具备储能特性的负载，由于没有加装信号隔离装置或者浪涌吸收器，当控制触点切换时就将产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电动势，这会对系统中的相关设备产生较大的冲击。
4、接地干扰
PLC控制盘柜与大地之间存在着电位差，规范而良好的接地系统可以减少由于这种电位差而引起的干扰电流。混入信号线与通讯线缆的干扰，可通过接地线引入大地，从而减少干扰的影响。不合格的地线和不规范的接地方式通常是引起接地干扰的重要原因。
产生干扰的原因虽然很多，成因也很复杂，但处理起来也不是没有办法，要想把一套设备建好、用好、维护好，恐怕我们还要从防治干扰的角度做好以下这几方面的工作：
1、设备选型要规范
在设备选型时，一定要首选抗干扰能力强的产品，生产厂家信誉高、技术力量雄厚的企业。
2、采用高质量的电源，有效抑制高频谐波
采用高质量的电源是抑制电网干扰的一种极其有效的方法。现在常用的UPS和净化电源装置都具有很强的干扰隔离性能，所以根据现场情况加装必要的电源隔离装置，可以有效的抑制电网干扰，尤其是高频谐波的干扰。
3、规范施工
在设备安装调试阶段，规范施工，避免动力电缆与信号线（包括通讯线缆）在同一桥架内或同一层内混合铺设、对重要部件及线缆进行屏蔽接地处理、滤波处理，加装隔离装置等都能有效的抑制干扰的产生。
4、正确规范的安装、使用地线
接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一，正确规范的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰。在Profibus-DP接头安装时，应该确保屏蔽层被压在插头的金属部分，不能将屏蔽层剥离的太长，这样暴露在电磁空间中，容易成为受干扰的天线。同时需将Profibus-DP电缆在柜中余留比较长的，或者把通讯电缆打成环形捆的，分别剪切成合适的长度，否则此时如果有磁力线从环形中间穿过，根据右手定律，容易产生干扰信号，这样会对整个网络系统产生干扰作用。经过以上措施，基本可以消除干扰信号对网络系统的影响。
5、必要时加装信号中继器
以上介绍的西门子RS485中继器是一种很好的信号放大器，可以有效的保证信号传输质量、提高系统运行的稳定性。
结束语：在实际的生产现场中Profibus-DP网络的稳定性还是比较高的，但是如果其网络线路缺少终端、短路或者受到干扰甚至网络硬件损坏也会出现闪网的现象，严重时还会导致整个网络的瘫痪。在有些情况下由于网络上某个子站参数配置或者硬件的问题，往往是该子站单独出现故障，不会影响到其他的子站和主站之间的通信。本文针对Profibus-DP网络的网络线路和中继器的特性进行了分析，列举了在实际工作中常遇到的网络故障，并给出解决办法，交流经验以实现生产的稳定运行。
参考文献
[1]徐文辉：Profibus-DP现场总线技术概述，航空电子技术，2000（1）：26—32.
[2]张志学、肖志怀、李朝晖：Profibus-DP总线技术介绍，电站系统工程，2001.
[3]西门子公司S7-400可編程控制器硬件和安装手册2007：157-169.
作者简介
唐钢自动化公司，贾东光，性别：男，籍贯：河北唐山，出生年月：1982年4月，职称：工程师，学历：本科，研究方向：冶金自动化。