基于工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS的FCS實時在線故障診斷系統(tǒng)

圖5 重要網(wǎng)段硬件結(jié)構(gòu)示意圖

搭建平臺簡介：河南省信息化電器重點實驗室工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗室擁有自主開發(fā)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，實驗室的八套試驗臺構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，每臺均采用西門子的大中型PLC S7300作為系統(tǒng)的主站，從站設(shè)備選用不同廠家的產(chǎn)品。其中包括診斷中繼器，S7200+EM277、ET200M、ET200L，以及BECKHOFF公司的BK3120，WAGO公司的750-333、750-833和752-323等從站。掛接診斷中繼器的網(wǎng)段硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

測試過程：1)確定實驗對象，為了試驗方便，本測試系統(tǒng)選用實驗室八套試驗臺中的兩臺組成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，先對兩個實驗臺進行組態(tài)并測試，其中6號主站的DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)有診斷中繼器。2)人為制造錯誤，試驗臺6從站62去掉終端模塊。

調(diào)試結(jié)果分析：系統(tǒng)診斷測試，實驗中系統(tǒng)診斷畫面顯示主站6有故障、故障從站個數(shù)2、各個指示燈狀態(tài)與實際主站控制器上顯示結(jié)果完全一致；診斷緩沖區(qū)顯示系統(tǒng)調(diào)用OB86時間、錯誤從站號、故障優(yōu)先級等詳細信息，并將其保存到歷史數(shù)據(jù)庫中。

從站診斷測試：實驗中從站詳細診斷信息顯示故障從站62方框字體變紅色、方框閃爍，代表62號從站有故障，并顯示62號從站故障信息的詳細文字描述及診斷報文；10號從站是診斷中繼器模塊，用方框藍色閃爍表示雖然模塊本身正常，但受到影響，同時也有詳細的文字描述及診斷報文顯示。診斷系統(tǒng)主站組態(tài)畫面如圖6所示。

圖6 診斷系統(tǒng)主站組態(tài)四面

底層診斷測試：診斷中繼器利用“反射檢測”的方法來測量距離，通過計算診斷中繼器發(fā)出信號的傳輸時間得到距離的值。信號經(jīng)過每個PROHBUS連接器時，由于阻抗的存在，時間將被延長，即每個站將增加約0.7m的距離，會包括在總長度內(nèi)。上位機系統(tǒng)采用優(yōu)化的冒泡排序法編寫底層數(shù)據(jù)處理程序，確定每個從站具體物理位置，最終消除0.7m的誤差。

6號主站拓撲信息診斷實驗中，測得從站距離診斷中繼器距離分別為2.4m、3.3m、3.8m、2.4m、5.3m，與實際測量相差0.1m左右，同時顯示故障點距離診斷中繼器5.3m，并指示故障就在62號從站上，反射故障率為100％，說明62號從站A／B線沒有終端電阻。畫面中還可形象地顯示拓撲結(jié)構(gòu)圖。

4 結(jié)束語

我們研發(fā)的基于工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS的FCS實時在線故障診斷系統(tǒng)完全實時在線地與FCS控制系統(tǒng)并行工作，診斷層次深，適用范圍廣。下位機完成診斷數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，上位機完成數(shù)據(jù)顯示和處理的任務(wù)，達到了對整個基于ROFIBUS的FCS系統(tǒng)三層故障診斷的設(shè)計目標。本系統(tǒng)現(xiàn)巳在煙廠制絲線實際工程系統(tǒng)中應(yīng)用，在半年多時間的運行中，共報告從站設(shè)備故障，以及底層通信電纜故障近50條次，并對主站狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測報告。這些實際運行結(jié)果表明該系統(tǒng)技術(shù)先進、功能完善、穩(wěn)定可靠，為工程技術(shù)人員快速排除故障帶來了極大方便，同時，用于系統(tǒng)維護成本的降低和停機時間的縮短，為用戶間接創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。