变频器影响DP网络通信的一个现场案例

2014-7-17 14:28| 编辑:电工学习网| 查看: 22685| 评论: 0|来自: 西门子工程师故事

该用户是国内某行业最大的企业，该企业的某生产线使用了西门子的S7 400以及Profibus总线网络。该生产线使用了几年都没有出现过任何故障。从2012年10月份开始，在生产过程中陆陆续续出现网络故障，不定时不定点的出现丢站现象，导致生产中断。我们的系统集成商已经对现场所有的DP接头及接线进行了检查和加固，对部分老化的DP接头也进行了更换，也更换了部分ET200S的接口模板，但是问题不仅没有彻底解决，反而在今年的年初该问题越来越频繁，并且会出现系统无法启动的情况，严重影响了正常的生产，因此该企业希望利用一次停产检修的机会对网络进行一次彻底的检查，希望能将问题解决。
按照现场停产检修时间安排，我们提前一天抵达现场，在现场我们大致了解了一下情况：
整个项目使用的是西门子S7 416-2DP的CPU，现场是ET200S的从站，大该有35个。由于从站分布较广，因此整个DP线路比较长，应该超过了300米，波特率设置为1.5Mbps，但在前期的改造中，已经在网络中增加了两个RS485中继器。
现场的问题是ET200S从站经常瞬间掉站，并且没有明显的规律，不过最远端的几个站点丢站的频率相对还是高一些。现场曾经对网络进行过整改：将原DP网线从电缆槽中取出重新布线，有的地方还进行了穿管保护；另外，将一部分DP插头进行了更换，甚至有的ET200S的接口模板也进行了更换，但都没有最终解决问题。
根据现场的描述，我们估计可能导致问题的原因有：
1）现场网络布线有问题，导致网线上出现了干扰，从而影响了网络通讯
2）现场其他问题导致EMC干扰，从而影响了网络稳定
由于现场预计的停产时间仅有一天，为了便于检测，我们同系统集成商的现场工程师一起决定：当日即对实际拓扑进行了解；第二日进行现场检测和整改，并保证第三天恢复正常生产。
在了解拓扑的过程中，我们发现，由于现场的设备布局的问题，做为主站的CPU在DP网络中是一个中间站点，这种布局虽然是可行的，但对我来讲，总感觉有点不太踏实，觉得有点隐患在里面。
在查看通信电缆布线时，可以看到现场的电缆都已经进行了穿管处理（图1）。

第二天一早，我们便来到现场，开始对现场的RS485中继器的接线进行了确认。同时我们也对网络中的站点的波形进行了检测（图2、图3）。

从波形上看，信号波形不是很好，因此为了尽量提高系统的抗干扰性能，我们在网段中间又增加了一个中继器。另外，我们又对现场的网段都进行了检查。但由于没有生产，因此设备都没有开起来，因此也并没有发现更多的问题。
到了下午下班时（17：30），所有的检查结束，工厂准备恢复生产。
但就在我们刚换了工作服准备出生产车间门的那一刻，接到了现场工作人员的电话：“设备开不起来!”
刚刚准备放松的神经莫名的有点紧张起来。
回到操作室，设备供应商的工程师与现场人员交流后，轻松地说：“这个是系统早就存住的问题，应该过一会儿自动就能恢复。”
于是我们等了一会儿，再次启动时，系统还是开不起来，现象就是只要一启动高压电机，系统就“跳”。
如此反复几次后，我们觉得问题不像以前那么简单，于是我们跟现场操作人员进行了交流。据他们反映，该故障现象确实早就存住，具体就是高压电机启动时系统会停机，有时是两台大的风机启动时，系统会出现停机。以前该故障仅是偶尔出现，并且出现停机后，过一段时间系统自己就能恢复，但后来现象越来越频繁，并且恢复起来越来越困难。而最近一次则是将现场的DP电缆全部更换后才恢复的。
但至于为什么停机，需要停多久，以及为什么还能恢复，谁也说不清楚。