徐亮 王曉玲

摘要：對(duì)于通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展而言，PLC技術(shù)作為工業(yè)控制領(lǐng)域中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用的技術(shù)手段來說，已經(jīng)逐漸被開始重視和使用。在網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用上，該技術(shù)將傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的理論和實(shí)踐技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，適應(yīng)了通信領(lǐng)域的技術(shù)要求，以此形成PLC通信技術(shù)應(yīng)用的未來趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);通信技術(shù);自動(dòng)化處理

PLC控制技術(shù)作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用的技術(shù)手段之一被廣泛應(yīng)用，如今，融合繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)合通信系統(tǒng)的多樣性，形成具有復(fù)雜通信線路以及多元化的元器件等為一體的通信系統(tǒng)?？梢哉f該技術(shù)的運(yùn)用將通信系統(tǒng)的多樣性全面的展現(xiàn)出來。PLC通信技術(shù)在如今的通信領(lǐng)域和通信市場(chǎng)中已經(jīng)逐漸發(fā)展復(fù)雜化，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息可以發(fā)現(xiàn)，PLC通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)收集和處理能力受到了一定的限制，以計(jì)算機(jī)作為通信載體進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的整合和管理的效率和質(zhì)量都比較低下。通信信號(hào)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上也十分不穩(wěn)定，這也是未來在通信市場(chǎng)中PLC信息技術(shù)應(yīng)該著重考慮和解決的問題。

1、網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的原因

在工業(yè)正常運(yùn)行的過程當(dāng)中，其網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的原因是比較多的。比方說生產(chǎn)環(huán)境，尤其是鋼管制造的現(xiàn)場(chǎng)，其生產(chǎn)相對(duì)來說是比較惡劣的，經(jīng)常處在一個(gè)高溫和粉塵的環(huán)境下工作。這就容易導(dǎo)致控制網(wǎng)絡(luò)受到一些其他因素的干擾。除此之外，通常來說，dp網(wǎng)絡(luò)的從站是非常多的，并且構(gòu)成也比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定的情況。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于長(zhǎng)時(shí)間的未更新，也容易存在老化的現(xiàn)象，比方說現(xiàn)場(chǎng)的DP頭，通訊模塊等等。網(wǎng)絡(luò)的走線不夠規(guī)范，有的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)力電纜走的是同一個(gè)架橋。

2、網(wǎng)絡(luò)故障的影響

如果在鋼管的運(yùn)輸或切割過程當(dāng)中出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障的話，比方說網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)閃斷或者是直接斷開的情況。這就很容易導(dǎo)致我們?cè)诓荒軌虬凑照Ｇ闆r去生產(chǎn)。并且在鋼管的切割過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，也會(huì)影響鋸片的使用壽命。如果是單獨(dú)的出現(xiàn)從站出現(xiàn)掉站的情況處理的時(shí)候還是比較容易的。但是，如果出現(xiàn)DP紫纜老化或者是整個(gè)線路的虛接而造成的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題。我們是不能夠立刻準(zhǔn)確的去鎖定他的故障點(diǎn)的，一般來說，比較常見的判斷方法就是通過STEP7的硬件診斷來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，但是如果使用這種方法的話，整個(gè)設(shè)備必須處于停車狀態(tài)。而且以這樣的方法來處理時(shí)間是非常長(zhǎng)的，如果整個(gè)系統(tǒng)的從站比較多的話，那么網(wǎng)絡(luò)的干擾源也會(huì)導(dǎo)致我們不能夠去準(zhǔn)確的鎖定故障點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的干擾問題一直困擾著許多的工程技術(shù)人員，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題，設(shè)備就會(huì)停機(jī)。沒有辦法生產(chǎn)就會(huì)給企業(yè)帶來很大的損失。

3、解決問題的措施

3.1優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施

（1）DP網(wǎng)絡(luò)在連接的時(shí)候使用的是串聯(lián)的方式，從PLC到第一個(gè)遠(yuǎn)程站之間的線纜是很長(zhǎng)的，一般來說是大于100米的。為了能夠保證信號(hào)不會(huì)因?yàn)榫嚯x而減退，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，一般我們會(huì)通過添加中繼器來減少網(wǎng)絡(luò)的丟包數(shù)量。

（2）由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接方式是串聯(lián)，所以說如果出現(xiàn)問題的話，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都會(huì)面臨癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我們可以把部分的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)改成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)不同類型的設(shè)備進(jìn)行分段改造，這樣如果一旦網(wǎng)絡(luò)某一點(diǎn)出現(xiàn)問題的話，是不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的及其它類型設(shè)備運(yùn)營的，可以減小故障點(diǎn)對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響。

（3）我們可以把現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)平臺(tái)的操作箱集成到一個(gè)柜子里面。這樣可以減少對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的操作箱的使用數(shù)量，把現(xiàn)場(chǎng)操作改成遠(yuǎn)程遙控，這樣也能夠減少故障點(diǎn)的數(shù)量。

（4）定期檢查以及緊固DP插頭，更換DP的線纜，測(cè)試整個(gè)線纜的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。查看DP插頭的終端電阻及紫纜的電線電壓是否是正常的。

3.2優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)施

（1）測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，主要的測(cè)試內(nèi)容是要減少現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的一些干擾源。檢查好DP的網(wǎng)線有沒有跟動(dòng)力電纜在同一個(gè)橋架槽內(nèi)，避免因?yàn)閯?dòng)力電纜的情況而出現(xiàn)高壓電磁場(chǎng)的干擾，影響到網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效果。

（2）優(yōu)化程序，在程序當(dāng)中做好網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工作，然后把報(bào)警信號(hào)添加到PDA曲線里面，來對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行監(jiān)控。這樣我們可以通過PDA就可以查看整個(gè)通訊站的情況，也可以優(yōu)化各從站的運(yùn)行程序，能夠?qū)P網(wǎng)絡(luò)作延遲閃斷的故障保護(hù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)閃斷的時(shí)候，從站也能夠運(yùn)營。并且可以通過監(jiān)控找到網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)在哪里對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，避免因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)停機(jī)事故。

（3）給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝一套系統(tǒng)監(jiān)控模塊，系統(tǒng)監(jiān)控可以做到24小時(shí)不間斷的對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全時(shí)的檢測(cè)。全天候的檢查網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中可能存在的一些安全隱患，可以最大程度上的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不受其他因素的影響，保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全以及穩(wěn)定。無論任何時(shí)候，只要網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了故障，設(shè)備都可以給予其最完整的診斷信息，并且可以捕捉到故障時(shí)的瞬間信號(hào)。無論在任何環(huán)境下，都可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行捕捉，并且將其故障部位記錄下來。

4.PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

4.1PROFIBUS類型

PROFIBUS在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)中，根據(jù)其特點(diǎn)主要可以被分為以下三種類型：

第一，ROFIBUS—DP是一種分散外設(shè)技術(shù)，該種技術(shù)在實(shí)際連接過程中被系統(tǒng)優(yōu)化處理，專門應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)別分散I/O之間的通信設(shè)計(jì)。其突出的特點(diǎn)就時(shí)能夠應(yīng)用于系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸中，最大的傳輸速率能夠達(dá)到12Mbps[1]。

第二，PROFIBUS—FMS為現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范，該種信息規(guī)范能夠面向?qū)ο?，為?duì)象提供海量的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。尤其是在任務(wù)量比較復(fù)雜的車間級(jí)通用性任務(wù)中比較適用。比較有力的FMS根據(jù)用戶需求，所能夠提供的應(yīng)用范圍更加的靈活，應(yīng)用廣泛。

第三，PROFIBUS—PA是一種過程自動(dòng)化技術(shù)，該種技術(shù)的本質(zhì)比較安全，對(duì)于安全性比較高的場(chǎng)所，該種技術(shù)備受關(guān)注。例如，PA在化工產(chǎn)業(yè)、石油領(lǐng)域、冶金等行業(yè)上比較受歡迎。

4.2PROFIBUS—DP基本功能

PROFIBUS—DP的功能較多，在傳輸技術(shù)角度分析，PROFIBUS—DP技術(shù)在不同應(yīng)用場(chǎng)所的傳輸速率不同，那么其波特率的范圍也不同，一般情況下，波特率的范圍為9.6K-12Mbps。在總線存取方面，PROFIBUS—DP技術(shù)比較支持單主或者是多主系統(tǒng)，在總線上的最多點(diǎn)數(shù)為126。在進(jìn)行總線上的設(shè)備數(shù)量選擇環(huán)節(jié)中，不能一概而論，而是需要根據(jù)實(shí)際情況而定。在運(yùn)行模式上，PROFIBUS—DP規(guī)范能夠包含了系統(tǒng)行為的詳細(xì)描述，設(shè)備性能互換上更加的詳細(xì)，能夠?qū)\(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行、清除和停止等處理。在PROFIBUS—DP規(guī)范功能上分析，DP主站和DP從站之間，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)用戶數(shù)據(jù)的傳輸，通過總線對(duì)DP主站進(jìn)行組態(tài)[2]。

在綜合分析PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)各種典型配置后，本文構(gòu)建的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)如下：以研華工控機(jī)（插有SIEMENS公司的CP5613通訊卡）作為上位機(jī)及一類主站;以S7-300PLC作為智能從站，為具典型性兩個(gè)從站選用不同的配置，從站1的CPU為CPU315-2DP（帶集成的DP接口）不需要DP通訊模塊，從站2的CPU為CPU314（不帶DP接口）需要通訊模塊CP342-5;以ET200M作為從站1的遠(yuǎn)程I/O從站（選用IM153-1接口模塊），用于采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。以上設(shè)備通過PROFIBUS專用電纜連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)上。PROFIBUS總線連接器上帶有終端電阻，在網(wǎng)絡(luò)的終端站點(diǎn)需要將終端電阻開關(guān)設(shè)置為“ON”，網(wǎng)絡(luò)的中間站點(diǎn)需要將終端電阻開關(guān)設(shè)置為“OFF”。

結(jié)語

我們可以從硬件以及軟件上分別對(duì)DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化之后，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)效率可以達(dá)到最高。并且能夠更加全面的檢查其通訊系統(tǒng)，在通訊時(shí)也比較穩(wěn)定。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了故障，可以快速的鎖定故障的原因，并且能夠及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行處理，如果再次出現(xiàn)類似的問題的話，是不會(huì)影響生產(chǎn)的，并且能夠減少煉鋼停止的時(shí)間，也可以方便人員去處理，檢查事故原因，確保煉鋼可以穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔堅(jiān)PROFIBUS的幾種診斷方法[J].中國儀器儀表，2011（增刊）：281-285.

[2]陳衛(wèi)國，陶慶才，盧錦川，韋瑞錄.基于Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的故障分析及診斷[J].改裝與維修，2012（10）：143-147.

[3]劉杰.診斷中繼器在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)診斷平臺(tái)中的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化，2015（12）：176-179.

[4]張巖.PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)故障診斷及優(yōu)化[].新媒體與信息科技，2016（7）：102-127.