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1 序言

Profibus-DP网络是一种广泛应用于自动化系统监控层和底层数据通信与控制的现场总线技术，是自动化技术发展的代表性控制网络，但在实际运行过程中经常出现通信中断。如果是单独地出现从站掉站的情况，相对比较容易处理，一旦出现Profibus-DP网络通信闪断现象，由于是非单个原因造成的闪断，因此故障极其不易排查，成为一直困扰此领域的难题。总结现有的处理方法，结合笔者多年的现场经验，并以现场中宽体生产线为例提出了一种可以快速解决闪断故障并查找干扰源或者故障点的方法。下面详细阐述排查过程，并提出解决方案。

2 分析现场

梳理现场拓扑网络，通过软件查现场网络拓扑图可以看出，现场网络采用Profibus-DP网络：总线结构、波特率93.75kB/s。确定各站点间总线长度，查看电气原理图，发现Profibus-DP网络分为两路，一路站点地址为：CPU→5号站点→19号站点→26号站点→10号站点→6号站点→25号站点→9号站点→27号站点，27号站点为终端，总线长度71m；另一路站点地址为：PLC→HMI→8号站点→13号站点→12号站点→16号站点→15号站点→4号站点→14号站点→24号站点→17号站点→18号站点→3号站点→7号站点→21号站点→22号站点→11号站点，11号站点为终端，总线长度151m。总线长度还可以借助ProfiTrace（波特率≥500kB/s）实现网络拓扑诊断，其中26号、27号站点为机器人站；12～19号、21号、22号和25号站点为SMC站点，通信及电源接头为M12，通信模块为EX260-SP1；HMI为西门子MP277触摸屏，站点地址为30号站点，波特率93.75kB/s；CPU为315-2DP，型号315-2AH14-0AB0；其余站点为西门子ET200站点，型号6ES7153-1AA03-0XB0，通信接头为6ES7 972-0BB52-0X A0， 刀片压接接线。现场通信总线长度约222m，总站点数量为25个，当Profibus从站数量＞32 个时，需要加入 RS 485 中继器。

在使用或者调整时一定要确定所有硬件的基本接线及通信原理，根据第一步的梳理，现场的主要硬件为PLC、触摸屏、ET200、DP、M12通信及电源接头。同时要参照相关产品技术手册，需要特别指出以下3点。

1）区别西门子DP接头6ES7 972-0BB12-0XA0的终端电阻连接方式（见图1）与SMC EX260-SP1的终端电阻的连接方式（见图2）。西门子DP接头在ON位置代表A1与A2、B1与B2断开，进线A1、B1对地接390Ω接地电阻；西门子DP接头在OFF位置代表A1与A2、B1与B2连接。SMC阀岛A1与A2、B1与B2相连，终端电阻的接头ON/OFF位置代表是否在接终端电阻，终端电阻的作用为吸收反射波，因此在诊断站点时需要了解清楚各终端电阻的意义。

图1 西门子DP接头终端电阻连接方式

图2 SMC EX260-SP1终端电阻连接方式

2）注意通信用配线使用对应Profibus-DP 的双绞屏蔽线的技术参数（见表1），特别是在使用年限较长及电磁辐射严重的场所，如焊装车间、腐蚀性强的化工车间等。

表1 Profibus-DP双绞屏蔽线的技术参数

3）在一个未接地结构中，注意网络所连接的从站中IM153-X的数量，使用一个电源可在Profibus-DP上Zui多运行 18 个节点，如果超过 18 个节点，则必须使用附加电源。

3 计算网络循环时间

现场站点I/O配置见表2。参照表2计算数据信息Zui短循环时间：ΣTTC＝（TSYN+TID1+TSDR+Header+输入点数×11Bit+输出点数×11Bit）×Num1+（TSYN+TID1+TSDR+H e a d e r+输入点数×11B i t+输出点数×11B i t）×Num2+…+（TSYN + TID1 + TSDR + Header+ 输入点数×11Bi t+输出点数×11Bit）×Num8＝9117Bi t＝8.9033kB。其中，TSYN为信息循环时间，按位计算；TID1为在主站的空闲时间，大小为75个时间位；TSDR为在从站的延迟时间，大小为11个时间位；Header为在请求和响应帧的报文头，大小为198个时间位。

表2 现场站点I/O配置 （单位：个）

根据当前波特率设定93.75kB/s，传输9117Bit需要时间t＝1÷93.75kB/s×8.9033kB＝94.97ms。通过硬件组态可以看出扫描周期的监视时间为150ms，来自通信的扫描周期负载占比为20%即30ms，因此如果传输所需的时间超过设定值，就可能存在数据丢失或者通信中断问题，这就需要保证在一个扫描周期内完成数据传输。

调整时应注意如下几点。

1）调整传输速率时需要根据现场的拓扑网络长度确定，波特率与传输距离对应关系参见表3。

表3 波特率与传输距离对应关系

2）需要同时注意触摸屏在网络中的位置，修改触摸屏波特率，否则会造成通信错误。

3）如果现场网络长度超过调整波特率允许传输的Zui大值，需要调整PLC参数设定或者同时调整PLC参数设定及波特率，或者采用中继器进行网络隔离及网络拓扑。

4）该项工作宜在无网络故障的情况下实施，便于观察效果；波特率Zui大可调整至500kB/s，根据现场确认传输9117Bit需要的时间为17.8ms。