PROFIBUS网络诊断技术在冲压自动化设备中的应用(3)

2．诊断型中继器( Diagnostic Repeater)的应用

高级诊断功能的需求催生专业的现场总线诊断设备，带有诊断功能的中继器( Diagnostic Re-peater)可以对整个生产自动化系统进行连续不间断的专家级诊断。标准RS-485中继器的功能主要是解决信号在远距离传输过程中引起的衰减和延迟问题，可以有效的对信号进行放大和再生处理，从而扩展网络的规模、保证良好的通信质量。带有诊断功能的中继器( Diagnostic Repeater)不仅集成了标准RS-485中继器的所有功能，同时还具备强大的网络介质诊断功能。标准RS-485中继器在使用时不用进行系统组态，而诊断中继器在使用前需在系统中配置组态，然后下载使用。在STEP7中可以轻松地组态这个设备，它将作为一个独立的从站出现。当Profibus-DP网络物理介质出错时，它可快速地定位故障发生的地点及故障性质。DR线堆垛区主控柜内加装的诊断中继器如图9所示。

为此，我们在DR开卷线两个区的PROFIBUS-DP网络上加装了多个诊断中继器，目的主要基于以下两个方面：

一是使用诊断中继器的诊断功能对网络进行线性诊断和拓扑诊断。诊断中继器对于DP网络的诊断首先从系统总线的拓扑逻辑侦测开始，通过STEP7的图表功能在线连接工程师可以对任意一个连接网段进行访问，以图形化的方式显示故障的具体位置，同时报告可能引发故障的原因，并给出技术建议。诊断中继器还可以用图形化的方式显示出当前DP网络的拓扑逻辑，检测的结果可以显a9 DR线堆垛区主控柜内加装的诊断中继器万；在STEP7中或者存储到用户的数据区内。在诊断中继器的内部同样集成了诊断缓存区。对于每一个连接的网段它都可以存储最后10个发生的诊断事件，并且对于每一个诊断事件都提供了基于时间戳的详细信息和图形化显示。对于上述SAB电缆断点事例在未加装诊断中继器前只能使用BT200离线测量，在加装了诊断中继器后可以很方便地实现在线监控。需要说明的是为了做到关键设备点处的故障判断万无一失和绝对准确，我们在左右移动工作台前级的诊断中继器的DP2网段和DP3网段分别只连接了一台带SAB电缆的ET200模拟子站。

二是利用诊断中继器的多网段分支功能将DR开卷线原有的线形拓扑改为树形拓扑并配合有源终端的使用提升整个网络的稳定性。由于每个诊断中继器集成了3个PROFIBUS-DP接口，因此诊断中继可以实现PROFIBUS-DP主站的单侧连接以及两个子网段的连接。在诊断中继器的内部集成了两个测量系统来完成电缆的反射计算，从而有效地提高了测量精度和可靠性。所以在网段分配中，我们根据诊断中继器的特点，即DP2、DP3两个网段有诊断功能而DP1网段仅具有信号放大功能的特点，将一般的ET200子站分配到DP1网段，而将直流调速器、数控、编码器等特殊元件分配至DP2，同时将干扰较强的几十台变频器独立分配至DP3网段，这样不仅缩短了整线网络的布局，同时也可将设备分类，便于利用诊断型中继器的诊断功能进行网络监控诊断。对DP2网段SAB电缆的诊断信息如图10所示，用于工作台分支的诊断中继器如图11所示。

值得注意的是：我们在使用过程中发现诊断距离误差问题，该问题由诊断中继器测量原理所致。诊断中继器是利用“反射检测”的方法来测量距离的，即距离是通过诊断中继器发出的信号的传输时间来计算的。信号经过每个PROFIBUS连接器时，由于阻抗的存在，时间将被延长，即每个站将增加0. 7m的距离，并包括在总的长度内。因此，我们在实际检测中，若需要计算在诊断中继器和故障位置之间有多少站点，每个站点则应对应减去0. 7m的距离。同时还发现这样一个现象：若一个DP网段中的PROFIBUS电缆种类不一样，诊断中继器在诊断时容易出现误报错误，错误点即为两种不同种类的PROFIBUS电缆连接处，移动工作台SAB电缆内的PROFIBUS电缆为高柔性抗拉电缆，在更换此电缆并重新连接后的检测过程中经常会出现误报错误，误报点即为电缆的HART-ING接头处，我们推断产生误报的原因也与电缆的阻抗有关。

图10对DP2网段SAB电缆的诊断信息

图11 用于工作台分支的诊断中继器

3．STEP7集成的诊断工具

利用STElP7集成的诊断功能对设备进行诊断分析也是一种极其重要和常用的诊断方法，此种方法仅需一台PG编程器联机访问系统即可获知所需信息。