現(xiàn)場總線PROFIBUS不穩(wěn)定因素的探討
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一、未設(shè)計整個系統(tǒng)的專用接地網(wǎng)，或接地達不到要求。
現(xiàn)場總線PROFIBUS的傳輸介質(zhì)共用傳輸數(shù)據(jù)和供電電流。其工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓也非常低（-7V~+12V）。一旦有過壓引入，就會擊穿損壞。在有強烈的浪涌能量出現(xiàn)時，甚至可以看到收發(fā)器爆裂，線路板焦糊的現(xiàn)象。因此，對其整個系統(tǒng)的拉地電阻要求一般不應大于4Ω或更小。筆者在建設(shè)一個工廠時，曾見過設(shè)計只按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GBJ50057-94規(guī)定設(shè)計防雷接地，而沒有設(shè)計電氣設(shè)備專用接地網(wǎng)。安裝電氣輔助設(shè)施的單位和設(shè)備廠家對此也沒對其提出異議或要求。導致最后所有的接地都與防雷接地網(wǎng)共用。結(jié)果造成在調(diào)試期間，電控柜內(nèi)的一組PLC被燒，才意識到專用接地網(wǎng)的重要性，才做彌補工作。更有的設(shè)計了專用接地網(wǎng)，但業(yè)主或施工單位為節(jié)約，埋設(shè)的材料不合格或深度不夠；使接地達不到要求（小于4Ω或更?。?。這點筆者認為是可能影響現(xiàn)場總線PROFIBUS不穩(wěn)定最重要的因素之一。
二、不注意區(qū)分以下幾種接地。
一般低壓設(shè)備有以下幾種接地類型：①機殼地又稱屏蔽地，它機殼和大地處于相等電位可以保護人身安全，也可以防止靜電、磁感應并屏蔽外界干擾。②交流地，交流電源的N線。這種地線是產(chǎn)生噪聲的主要地方。③直流地，它是直流電源標準電壓的起點，在非浮空的直流電源，就把它作為地線，而且就是接地的連線。④信號地，通常是指傳感器的地。⑤數(shù)字地又稱為邏輯地，是數(shù)字電路部分的等電位點，是數(shù)字信號的零電位。⑥模擬地，是各種模擬信號的零電位。它們之間接地的要求不一樣。因此，應特別注意。例如：交流地與信號地不能共用。一段電源地線的兩點間會有幾毫伏甚至幾伏電壓，對低電平的信號電路來說是一個非常嚴重的干擾。必須隔截和防止。
三、依據(jù)《電氣安裝規(guī)范》要求信號線與動力線分開，但在具體實踐中卻不可能完全分開。
現(xiàn)場總線的傳輸介質(zhì)共同傳輸數(shù)據(jù)和供電電流。根據(jù)《電氣安裝規(guī)范》在設(shè)計時，采用雙層橋架，一層敷設(shè)動力橋架，一層敷設(shè)現(xiàn)場總線；但實際應用中，卻不可避免的混在了一起。特別在進入電控內(nèi)的時候，電控柜目前都沒設(shè)計雙線槽，都是走的同一線槽，所以，不可避免的混在了一起。因此，筆者建議廠家在設(shè)計時能否考慮在電控內(nèi)設(shè)計雙線槽。使電源線與現(xiàn)場總線徹底的分開。
三、距離與速率設(shè)置的不匹配。
現(xiàn)場總線的傳輸速率與距離的關(guān)系。如表：1
上表顯示的是傳輸速率與距離的理論值。在現(xiàn)場實際應用卻要考慮現(xiàn)場的環(huán)境、設(shè)備的穩(wěn)定性等因素。在四川三鑫煙草有限責任公司的預處理段網(wǎng)絡(luò)由主控PLC（S7-400）、18個I/O箱、兩臺核子稱、3臺水分儀、一套加酶系統(tǒng)、3個中繼器構(gòu)成。最初組態(tài)時，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率為1.5Mbps，系統(tǒng)能穩(wěn)定運行。可過了一段時間，系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，檢查其實際距離是小于最大理論距離的。但后來筆者將傳輸速率將原來的1.5Mbps改為187.5Kbps，再也沒出現(xiàn)過此現(xiàn)象。
四、元器件的不穩(wěn)定性。
現(xiàn)場總線系統(tǒng)的不穩(wěn)定與元器件的穩(wěn)定性有很大的關(guān)系。在現(xiàn)場維護中，一臺西門子MM440變頻器經(jīng)常掉線，查變頻器的參數(shù)設(shè)置正常，恢復為出廠設(shè)置重新設(shè)置參數(shù)，故障仍然存在。最后更換網(wǎng)卡后，再也沒有出現(xiàn)過掉線。如果連接器壞了，也會導致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無法采集。從整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性來看，元器件的穩(wěn)定性也是影響系統(tǒng)穩(wěn)定重要因素之一。
五、周圍的環(huán)境。
現(xiàn)場總線PROFIBUS系統(tǒng)的不穩(wěn)定與周圍的環(huán)境有關(guān)系。西門子可編程序控制器、變頻器等元器件對環(huán)境（濕度、溫度、海拔、灰塵等）都有具體的要求。如果這些環(huán)境長期不滿足，就會造成元器件的不穩(wěn)定。
六、安裝接線不規(guī)范。
在《可編程序控制器硬件和安裝手冊》中對總線電纜和電纜連接器的安裝有詳細的要求。如表：2
可見，總線的安裝是一件非常仔細、認真的工作，而且要使用專用工具。可在安裝、維護中，許多工作人員卻不嚴格按上面的方法安裝。給總線不穩(wěn)定性潛伏的機會。
七、噪音的影響。
現(xiàn)場總線應用必然涉及到系統(tǒng)噪音問題，由于所有的現(xiàn)場設(shè)備完全連接到現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)當中，連接處必然使用TAP接頭，這種接頭長期處于現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣的地方，就會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)噪音的現(xiàn)象，繼而出現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接錯誤的報警，所以現(xiàn)場總線對現(xiàn)場的衛(wèi)生條件，現(xiàn)場的振動條件都有嚴格的要求。接頭每次停機都要進行檢查，但是并不是檢查后就可以完全消除噪音。
八、冗余問題的影響。
現(xiàn)場總線設(shè)計思想，低速部分是不要冗余的，因為現(xiàn)場總線已經(jīng)分散了危險，現(xiàn)場儀表在現(xiàn)場可以自成調(diào)節(jié)回路而實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)。雖然是這樣，但是由于沒有冗余功能，所以一旦總線故障，雖然可以完全依靠就地來完成功能調(diào)節(jié)，卻無法讓運行人員監(jiān)視到全系統(tǒng)運行狀況，按照熱控的檢修標準在控制系統(tǒng)機組主要運行參數(shù)的監(jiān)視就應該停止機組運行，所以要想達到安全的目的，冗余設(shè)計是很有必要的。
九、結(jié)束語
現(xiàn)場總線PROFIBUS在現(xiàn)場應用中，其穩(wěn)定性對生產(chǎn)非常重要，影響其不穩(wěn)定的因素多。除產(chǎn)品自身的原因外，潛伏在設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護等過程中，因此，應多方配合，按照產(chǎn)品規(guī)范、按規(guī)則的手法嚴格搞好每一環(huán)節(jié)，把可能影響的因素杜絕在各個環(huán)節(jié)。
參考文獻
《RS485數(shù)據(jù)總線雷擊落過壓防護》http://www.cnbew.com/Article_Show.as、p?ArticleID=393
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《S7-400，M7-400可編程序控制器硬件和安裝手冊》
《現(xiàn)場總線在電廠中應用注意的問題》
http://a.gongkong.com/exhibit/lunwen/more_paper.asp?type=paper&page=9
《可編程控制器》黃明琪 馮濟纓 王福平 重慶大學出版社
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