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        基于RS485 通訊協(xié)議的ACS 模塊網(wǎng)絡(luò)問題解決思路

        2022-06-08 01:43:08劉玉盛張鳳珍張路
        時(shí)代汽車 2022年12期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)故障子站網(wǎng)關(guān)

        劉玉盛 張鳳珍 張路

        上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545000

        1 引言

        水性漆,由于它的環(huán)保,在當(dāng)今汽車行業(yè)使用越來越廣,保證水性漆的穩(wěn)定性要求越來越高。公司為了滿足噴涂機(jī)器人的水性漆儲(chǔ)漆罐模式,特引進(jìn)某品牌的ACS 產(chǎn)品,它主要靠POS、TDC、PS 三個(gè)傳感器通過內(nèi)部計(jì)算,得出輸漆泵出口壓力的大小和流量,經(jīng)過RS485 網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù),再經(jīng)過Dvicenet網(wǎng)絡(luò)傳遞到PLC,從而實(shí)現(xiàn)PLC 的監(jiān)控;同時(shí)由POS、TDC、PS 三個(gè)傳感器檢測(cè)通過內(nèi)部計(jì)算得出的壓力和流量,結(jié)合當(dāng)前控制模式,適當(dāng)調(diào)整AB 變頻器的輸出,控制泵頻,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出。ACS 控制原理示意圖1 如下:

        圖1 ACS 控制原理示意圖

        縱然ACS 的特性是穩(wěn)定輸出,但在項(xiàng)目調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn),ACS 模塊在不同油漆模組使用條件下,均頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題,一個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)網(wǎng)路問題累計(jì)超過69 次,故障時(shí),網(wǎng)關(guān)上的紅色指示燈停止閃爍,綠色指示燈閃爍頻率變慢,油漆循環(huán)泵依然在運(yùn)行,但現(xiàn)場(chǎng)員工在觸摸屏上無法看到正確的流量和壓力,油漆循環(huán)泵出口壓力和流量數(shù)據(jù)無法及時(shí)傳送到PLC 程序里,也即不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,無法實(shí)時(shí)監(jiān)控相應(yīng)模組觀察電動(dòng)泵泵出口壓力。每次處理問題時(shí),都需要重新啟動(dòng)ACS 模塊,嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率,同時(shí),給員工造成了不必要的麻煩,為了盡快解決這一瓶頸,從以往網(wǎng)絡(luò)類似故障經(jīng)驗(yàn)去分析潛在原因,利用人機(jī)料法環(huán)工具探討,頭腦風(fēng)暴法制定相關(guān)措施。

        2 ACS 網(wǎng)絡(luò)故障分析及處理方式

        團(tuán)隊(duì)經(jīng)過頭腦風(fēng)暴,多次現(xiàn)場(chǎng)跟蹤,利用人機(jī)料法環(huán)工具進(jìn)行了深度剖析,如圖2

        圖2 人機(jī)料法環(huán)分析

        最終,找出7 個(gè)以下末端因素,

        1.電磁干擾

        2.ACS 接地不良

        3.總線網(wǎng)絡(luò)異常

        4.網(wǎng)關(guān)問題

        5.ACS RS485 端口問題

        6.ACS 數(shù)量過多

        7.ACS 芯片版本問題

        2.1 電磁干擾

        通過對(duì)電控柜的觀察發(fā)現(xiàn)電控柜的器件布局比較密集,柜內(nèi)元器件可能會(huì)干擾RS485 網(wǎng)絡(luò),從而影響ACS 通訊網(wǎng)絡(luò)。

        排查驗(yàn)證方式:將對(duì)講機(jī)分別靠近ACS模塊、RS485 通訊模塊、現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)泵,發(fā)現(xiàn),當(dāng)對(duì)講機(jī)靠近現(xiàn)場(chǎng)的循環(huán)泵時(shí),ACS 模塊反饋回來的數(shù)據(jù)會(huì)丟失,網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)。

        為了消除這種可能的干擾,采取以下4措施作為驗(yàn)證策略:①、將通訊電纜換成屏蔽雙絞線;②、ACS 上加抗干擾電磁環(huán);③、加終端電阻;④、又將屏蔽雙絞線改為cc link;具體效果如表1:

        表1 措施效果

        2.2 ACS 接地不良

        將原來串聯(lián)ACS 的接地改為并聯(lián)接地,使所有ACS 都能單獨(dú)接地,并確保ACS 模塊100%實(shí)現(xiàn)接地。經(jīng)過觀察,24 小時(shí)之內(nèi),ACS 仍有報(bào)警。

        2.3 Devicenet 網(wǎng)絡(luò)異常

        考慮到RS485 模塊與PLC 之間的通訊是Devicenet 網(wǎng),為排除Devicenet 網(wǎng)絡(luò)問題,采取了以下措施進(jìn)行驗(yàn)證:

        a、將Devicenet 網(wǎng)網(wǎng)線更換成成預(yù)鑄接頭式網(wǎng)線,跟蹤5 小時(shí),故障發(fā)生;

        b、將Devicenet 網(wǎng)控制改為以太網(wǎng)控制方式。跟蹤發(fā)現(xiàn),24 小時(shí)之內(nèi)發(fā)生3 次網(wǎng)絡(luò)故障

        2.4 網(wǎng)關(guān)問題

        針對(duì)網(wǎng)關(guān)潛在問題,主要從兩個(gè)角度分析,一是網(wǎng)關(guān)配置有問題,二是網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品有問題。對(duì)此,采取以下措施:1.從其他使用正常的工廠正在使用的網(wǎng)關(guān)配置導(dǎo)入到我們現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān),并對(duì)配置參數(shù)進(jìn)行對(duì)比;2.將某默認(rèn)網(wǎng)關(guān)更換成泗博品牌的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)故障依舊發(fā)生。

        2.5 ACS 的RS485 網(wǎng)絡(luò)端口有問題

        為排查ACS 上的RS485 網(wǎng)絡(luò)端口設(shè)計(jì)可能存在問題,將所有ACS 模塊上的RS485 通訊端口全部斷開,用萬用表測(cè)量不連接ACS模塊時(shí)的通訊電纜電壓,發(fā)現(xiàn),在不帶負(fù)載的情況下,RS485 電壓正常。

        同時(shí),選擇在網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)與網(wǎng)絡(luò)不正常時(shí),分別測(cè)量ACS 模塊上的兩端接口對(duì)地電壓,得出:在網(wǎng)絡(luò)通訊正常時(shí),ACS 模塊485 端口一端(A 端)對(duì)地電壓VA=3.08V,另一端(B 端)電壓為VA=0.91V,試驗(yàn)測(cè)量如圖3、圖4 所示:

        圖3 A 端測(cè)量結(jié)果

        圖4 B 端測(cè)量結(jié)果

        在有網(wǎng)絡(luò)故障時(shí),ACS 模塊485 端口A 端對(duì)地電壓VA=4.58V,B 端對(duì)地電壓VB=0.55V,試驗(yàn)測(cè)量如圖5、圖6 所示:

        圖5 A 端測(cè)量結(jié)果

        圖6 B 端測(cè)量結(jié)果

        通過試驗(yàn)對(duì)比,得出結(jié)論:排除網(wǎng)絡(luò)端口問題,問題鎖定在ACS 模塊上。

        2.6 ACS 數(shù)量過多

        現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)配置為:

        1#網(wǎng)關(guān):1#網(wǎng)關(guān)模塊下面帶19 個(gè)ACS模塊,數(shù)據(jù)大?。篒NPUT 120Bytes,OUTPUT 160Bytes.

        2#網(wǎng)關(guān):2#網(wǎng)關(guān)模塊下面帶20 個(gè)ACS模塊,數(shù)據(jù)大?。篒NPUT 120Bytes,OUTPUT 160Bytes.

        考慮到每個(gè)網(wǎng)關(guān)所帶的ACS 模塊數(shù)量過多,我們將兩個(gè)網(wǎng)關(guān)下的ACS 模塊分別用1個(gè)小RS485 小集線器,3 個(gè)大集線器,每個(gè)大RS485 集線器各帶幾個(gè)ACS 模塊,網(wǎng)絡(luò)分配示意圖7 如下:

        圖7 改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)分配示意圖

        實(shí)驗(yàn)跟蹤72 小時(shí)后,網(wǎng)絡(luò)故障仍發(fā)生,但當(dāng)其中一個(gè)ACS 出現(xiàn)故障后,不會(huì)影響所有的ACS 模塊,哪臺(tái)ACS 模塊發(fā)生故障,就重啟哪臺(tái)ACS 即可,提高故障鎖定點(diǎn)的效率,減少響應(yīng)時(shí)間。

        2.7 ACS 芯片版本問題

        經(jīng)過團(tuán)隊(duì)一系列的分析與試驗(yàn),故障仍未解決。我們最終懷疑ACS 模塊本身有bug,于是借助廠家提供相關(guān)資料,分析故障的原因在于,軟件開發(fā)者忽略了通訊在延遲情況下通訊指令處理,即主站發(fā)送指令給某個(gè)子站,子站迅速根據(jù)指令作出回應(yīng),如接受收據(jù)或者發(fā)送數(shù)據(jù),通訊本身是在納秒級(jí)的時(shí)間下完成,即便這樣高速度響應(yīng),難免也會(huì)出現(xiàn)稍微延遲的情況,程序里面,主站根據(jù)規(guī)定好的時(shí)序,發(fā)送指令到某個(gè)子站,不做任何等待,隨即發(fā)送指令給第二個(gè)子站,此種情況下,很有可能發(fā)生“沖突”問題,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷。由此,聯(lián)系廠家,并得到廠家的幫助,升級(jí)ACS 芯片和網(wǎng)關(guān)配置軟件版本,ACS 芯片由原來的1.03 版本升級(jí)到1.04 版本,網(wǎng)關(guān)配置軟件由原來的1.01.001升級(jí)到1.01.005。軟件升級(jí)后,如出現(xiàn)子站相應(yīng)延遲的話,即等待N 個(gè)時(shí)序脈沖,N 個(gè)脈沖后,放棄接受子站回應(yīng),發(fā)送通訊指令給下一子站。如此循環(huán)N 次后,如始終不能得到該站信息,即認(rèn)為是通訊故障。ACS 版本升級(jí)后,再?zèng)]出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。如圖8 所示為升級(jí)后的版本:

        圖8

        3 結(jié)論

        本文所闡述的主要是針對(duì)在項(xiàng)目調(diào)試階段所遇到的網(wǎng)絡(luò)故障問題,通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及故障現(xiàn)象剖析,利用魚骨圖分析方法篩選出7 個(gè)潛在問題進(jìn)行不斷實(shí)驗(yàn)和確認(rèn),最終鎖定ACS 模塊軟件版本設(shè)計(jì)程序考慮不周全導(dǎo)致,通過對(duì)ACS 模塊版本升級(jí),徹底解決了該網(wǎng)絡(luò)問題。本文針對(duì)ACS 出現(xiàn)問題梳理的一些問題處理思路,為今后處理devicenet以及以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)提供參考。隨著工業(yè)環(huán)保要求的不斷提高,汽車行業(yè)使用水性漆噴涂必將成為主流噴涂工藝,從而對(duì)供漆設(shè)備的要求將越來越高,ACS 模塊的壓力和流量?jī)煞N運(yùn)行模式確保了不同油漆不同設(shè)備所需運(yùn)行的模式,可在流量模式下,穩(wěn)定流量輸出控制水性溶劑,流量根據(jù)泵出口的壓力大小實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,從而保證流量穩(wěn)定;又可在壓力模式下,穩(wěn)定壓力輸出控制水性油漆,壓力根據(jù)ACS 計(jì)算出來的流量大小實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,保證噴涂設(shè)備填充壓力充足。實(shí)際上,在后續(xù)運(yùn)行中,ACS 性能穩(wěn)定,集成式控制油漆循環(huán)泵的輸出壓力和流量,相信該模塊的今后推廣應(yīng)用中將會(huì)更加廣泛。

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