探究ProfibusDP网络故障模拟及诊断系统

探究ProfibusDP网络故障模拟及诊断系统

宋生斌 王晓栋

包钢股份薄板坯连铸连轧厂 内蒙古自治区包头市 014010

摘要:应用ProfibusDP网络故障模拟及诊断系统,可以模拟工业生产中的故障情况，主要使用的是人为方式模拟。该系统不仅能够保存故障信息，还可以分析故障原因，因此可以作为预防性维护使用。该系统主要包含了网络故障发生器和诊断中继器，以及数据采集终端等。由于系统可以模拟和分析多种网络故障，所以应用起来能够直观地了解故障情况，具有很好的实际应用价值。

关键词：ProfibusDP网络故障；模拟；诊断；系统

ProfibusDP网络主要是应用于工业领域，在工业生产过程中一旦出现了网络故障就会造成巨大损失和影响，因此需要分析ProfibusDP网络故障情况，并采取有效方式监测其通讯状态，这样才能及时排查故障隐患，从而有效地避免了故障发生。

1系统的基本配置

1.1硬件系统配置

     由于ProfibusDP网络故障模拟和诊断系统具有强大的功能，所以对硬件的要求相对较高，一般情况下该系统的硬件主要包含了以下几个部分。第一，是故障发生器。第二，是DP网络诊断中继器。第三，是DP网络设备。第四，是DP通信线。第五，是OLM光纤链接模块。第六，是玻璃光纤。第七，是西门子300PLC。第八，是上位工控机。在具体应用过程中，其网络配置情况如图一。

图一   网络配置图

1.2软件系统配置

     该系统的软件编程主要可以分为两个部分，其中一部分是下位编程软件，这个软件使用的是西门子STEP7软件。由于DP网络主要是应用在西门子系列PLC当中，所以经常会使用到STEP7软件，选用这种软件的主要原因就是应用比较方面。在进行网络诊断的过程中，应用的相关程序都需要在软件中集成，这样编程时才可以直接调用，而这种操作方式很大程度地减少了编程工作量，从而全面地提升了体系工作效率。另一部分使用的是Ｃ＃开发软件，这款软件是微软公司发布的，主要应用在NET Framework程序设计当中，所以上位界面操作比较灵活，而且进行软件移植也相对比较容易。

1.3故障模拟器

Profibus这是常用的现场总线，主要特点就是有较强的抗干扰性，但是在具体应用中不可避免地会出现一些故障。为了有效地处理这些故障情况，需要对处理过程进行分析，通过分析可以发现Profibus通信故障原因大多比较简单。例如现场没有进行接地处理引起的故障，以及布线时没有和动力电缆分开导致的故障情况。为了有效地避免这些故障情况出现，应当依照Profibus要求进行相关设计，并严格按照规范安装和施工，才能有效地降低系统故障率。为了能够真实地模拟故障情况，可以从以下两个方面入手。第一，进行实际线路和硬件模拟，应用开关键和按钮模拟DP网络里的硬线介质，还有断线和虚断等故障情况，然后利用按钮模拟不同线路的短路故障和虚短故障，同时使用软件来监测故障几率。通过以上操作可以知道，常见的故障情况都可以被模拟出来。第二，使用电动机和高压动力线与DP线路接入，在接入的过程中要以平行方式进入到管道内部，然后通过模拟现场情况和DP网络线路能够明确电磁干扰状况。通过实际使用可以知道，示波器在进行信号监测时具有明显优势。当电动机起动时如果CP网络信号受到了干扰，而且干扰非常明显，这种情况很可能导致通信失败发生。

2网络故障的诊断和显示分析

2.1网络故障诊断基本情况分析

进行DP网络故障诊断有许多方法，但是通常使用的是诊断中继器和系统自带诊断功能，将这两种方式结合使用进行网络故障诊断具有很好的效果。在诊断过程中需要调用系统当中的诊断功能，这样才能更好地诊断CPU信息，同时采集诊断中继器当中的信息。通过实时监测网络状况能够及时发现故障情况，这时应立即将缓冲区的诊断信息存入到DB模块，值得注意的是DB模块需要预先设定。在具体操作过程中使用上位画面来显示故障时间、位置、类型等相关信息，而这种显示方式有利于故障的及时处理。对于没有造成网络中断的故障情况，一旦被诊断中继器捕捉到，就会立即查找故障隐患，同时将相关信息存入到DB模块当中，并通过上位机进行显示。通过这些信息可以快速地排查隐患设备和隐患线路，然后采取有效方式及时处理故障，才能全面地降低故障影响。

2.2时钟同步产生的影响

在诊断时会使用到时钟，因此要在中继器当中进行时间设定，为了使诊断信息时间和系统时间一致，需要将CPU当中的系统时间作为中继器诊断时间。由于CPU时间不是当前时间，所以要先将CPU设置成当前时间，然后再写入到中继器当中。在实际操作中，可能会涉及到以下几个方面。第一，是时间格式转换功能。第二，是CPU时间设定。第三，是读取CPU上的时间。第四，将系统时间写入到中继器。

2.3诊断数据读取

当故障发生以后要实时地采集相关诊断信息，然后将这些信息储存到系统当中，之后通过上位机显示具体诊断信息。在信息采集的过程中需要调用相关系统功能，这样才能充分明确故障情况。

2.4网络拓扑生成

诊断中继器具有拓扑连接特性，不仅有较高的级联深度，还包含了9个中继器，而且每个级联诊断中继器使用的是在接线方式，具体安装时需要参考安装手册。值得注意的是，每个中继器的网段最远诊断距离是100米。如果使用的是电缆，那么最高诊断距离是80米。在诊断中继器当中的部分网络，不可以与分支电缆连接，因此在采集拓扑数据时需要调用系统功能。

2.5采集相关诊断信息

当故障出现以后中继器就会进行诊断，这时缓冲区当中存储了大量相关信息，因此对这些信息进行分析非常重要。为了方便查找这些信息，可以将缓冲区内所有信息存入到DB模块中，然后通过上位机进行显示。在诊断数据采集时，需要调用部分系统功能才能更好地诊断。

    在实际应用过程中使用这套诊断系统具有明显优势，不仅能够深入地了解DP网络故障情况，还能对可能发生的故障进行预判，从而有效地预防了故障发生。这套系统能够进行相关实验，在实验过程中能够充分地认识到DP网络故障产生的影响，从而更好地进行系统维护，有效地确保了DP网络的稳定运行。

结束语：

DP网络能够在工业领域中广泛应用，主要是因为优势比较明显，由于该网络的实际使用效果较好，将其应用到工业领域当中可以杜绝一些不良影响，同时也有效地改善了系统故障问题。通过故障模拟和诊断可以全面提升生产效率和系统稳定性，并且后续维护提供了有利保障。

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