Interbus網絡在汽車廠輸送系統上的應用及故障診斷

摘要：某汽車廠涂裝車間生產線輸送系統的通訊系統采用菲尼克斯的interbus 通訊協議。通過該通訊方式，將輸送系統相關的所有IO 都引入PLC，同時與設備狀態監控觸摸屏通訊，將設備的故障報警信息顯示在觸摸屏上，便于故障處理。該控制系統自投入使用以來，運行穩定，但也出現過一些問題，本文將對該系統的組成、原理及故障處理進行闡述。

關鍵詞：輸送系統；Interbus；通訊；故障

Abstract：Interbus protocol is applied in one Automobile factory，via which realizing I/O extend，also can realize the communication between PLC and HMI，the HMI screen can display the alarm messages which is useful for trouble shooting. It is stable and good since this system running，still has several problems，the configuration，principle and trouble shooting will be discussed in this article.

Key words：conveyor，Interbus，communication，trouble

1.前言

在汽車制造企業中，涂裝車間的輸送系統貫穿于整個涂裝車間，輸送系統的控制系統具有大量的開關量I/O點，作為企業整個信息系統的底層部分的現場控制層，通過OPC通信接口規范，可與生產過程管理層進行集成，在工業控制計算環境中的各個數據源之間靈活地進行通訊，極大地提高了控制系統的互操作性和適應性。[1]Interbus與西門子公司的S5系列PLC接口簡便穩定，因此決定采用西門子公司的S5系列PLC和菲尼克斯公司的Interbus現場總線系統，與監控觸摸屏、滾床電機的變頻器，一同組成輸送系統的基本控制系統。

2.工藝流程概述

輸送系統由滾床、移行車、轉床、單排鏈、雙排鏈、升降機等部件組成，常見的滾床運行方式是：低速啟動，快速運行，低速停止。滾床上裝有三種傳感器，即進位傳感器，減速傳感器，到位傳感器?；恋竭_相應位置時，傳感器會給PLC輸入信號，PLC通過相應的程序控制滾床電機變頻器的輸出頻率，從而實現通過控制電機的轉速來控制滾床運行速度的目的[2]。此外，通過PLC與Sutron觸摸屏軟件TSWIN2.34之間的通訊，可以在觸摸屏上顯示設備的報警信息。典型的滾床布置及傳感器分布如圖1所示：

3. 硬件組成

3.1 控制系統模塊組成

控制系統的核心控制元件是S5系列PLC CPU 945，IO 擴展使用interbus 模塊擴展，擴展模塊有總線耦合器BK模塊，數字輸入、輸出DI/O模塊，同時配有Sutron故障顯示屏。為了便于監控生產情況及對車身信息進行數據維護，在中控室設有上位機，整個電氣控制系統的原理框圖如下：

整個電氣系統由sutron觸摸屏，S5系列PLC，interbus擴展I/O模塊，多個傳感器、光柵，變頻器及電機組成。通過interbus網絡I/O模塊擴展實現512 DI點，512 DO 點，interbus網絡通過菲尼克斯專門為S5 PlC研發的interbus模塊 IBS S5 DSC/I-T與S5 CPU聯接。

3.2 Interbus 網絡的構成

Interbus 網絡的結構圖如下：

本控制系統共由7組PLC組成，其中放于中控室的PLC組為車身數據存儲PLC，中控室上位機通過以太網與各PLC組通訊，每組PLC內的網絡采用interbus通訊，各組PLC之間通過interbus網關通訊。其中在PLC的配置中，配置有菲尼克斯的 interbus模塊IBS S5 DSC/I-T，該模塊作為interbus 通訊網絡的中心控制器，可以顯示當前interbus 網絡的運行狀態。

3.3 組態的實現及CMD軟件的使用

Interbus網絡的組態軟件是CMD軟件，現場應用的軟件版本號是 IBS CMD G4 4.62。

CMD軟件支持整個系統或項目的實施，在系統調試上提供強大的診斷，監控功能，同時在系統運行時又具有在線監控的功能。當錯誤被排除后，CMD還能保存出錯的歷史數據，進行數據統計。系統性地分析總線的情況，提出一些預防措施。[3]

4. 出現故障及診斷處理

Interbus總線每次網絡連接都進行CRC錯誤校驗，可實現網絡故障定位。在進行數據傳輸時，一個周期內，數據被一次傳輸，并作為一個整體提供給PLC，總線內的數據輸入和數據輸出同時進行。數據吞吐量在7.8ms內可讀寫4096個數據，I/O的擴展可連接256個遠程站點，4096個I/O，滿足1000多家廠商提供的2500多種兼容設備，符合標準DIN19258，EN50254，IEC61158[2].

該網絡系統在安裝調試完畢后總體運行較為穩定，出現的典型故障主要如下：

4.1 可固定報出故障模塊地址的故障

此種故障較為常見，由于現場環境及模塊使用壽命問題，菲尼克斯的BK塊及DI，DO擴展模塊都會損壞，這樣整個interbus網絡就會報出通訊故障。此時在interbus的中心控制模塊上的顯示窗口上，會顯示出故障模塊的站地址，可以通過interbus組態圖查出故障模塊所在的電氣柜的位置，將其更換。更換時，應首先考慮更換故障模塊的本身，如更換后故障依舊，則應該考慮更換故障模塊的底座，通常更換之后故障就會解決，如果故障仍然存在，則需要考慮查看 interbus接頭及接線是否虛聯等。

4.2 故障模塊地址每次都在變化的故障

如果在interbus通訊故障時，在每次復位重啟時，PLC柜上的interbus 控制模塊的顯示屏上顯示的故障模塊地址都不相同，這說明是整個 interbus網絡的電源不穩定，需要從24V電源的角度查找原因。此種情況時，即使將報故障的模塊更換掉，interbus網絡仍然報通訊故障，而且故障模塊地址改變為新的模塊地址，用CMD軟件在線診斷，顯示出錯的模塊地址與interbus控制板上顯示的還不相同，此種情況多是電源故障?，F場實際遇到過的一次情況是CMD軟件診斷出故障的模塊24V電源負極接線虛聯，造成報該模塊通訊故障。

4.3 網絡供電電源故障

Interbus通訊要求的網絡供電電壓是DC 22.8V—26.4V，標準電壓是24V，在工廠實際應用時發現，如果電壓低于23V時，整個 interbus網絡的信號就會變得不夠穩定，有時會發生模塊觸點指示燈已被點亮，但PLC內未收到信號的情況，將系統的直流供電電壓調高些后，網絡通訊狀態良好。這說明，如果要保證interbus網絡通訊良好，供電電壓最好保持在24V。

5 結語

從可維護性和經濟性角度來講，現場總線技術縮短了維護和停機時間，并保證了系統設備運行的長期穩定和系統之間通信的實時性，大大提高了控制系統的可靠性、先進性、實時性和穩定性。[3]該系統自投入運轉以來，整個控制系統表現穩定，出現故障也可根據觸摸屏上的報警信息較順利地處理解決。

參考文獻：

[1]樊昌信，曹麗娜。通訊原理[M]. 北京：國防工業出版社，2006

[2]德國Phoenix公司：Interbus Fieldbus，1999 機械工業出版社，2006.

[3]李偉，禇偉?；赑ROFIBUS現場總線的水泥廠集散控制系統【J】，控制工程，2006，（13）；129-133陳清泉

作者簡介：

路書禮（1976-- ），男，漢族，山東莘縣人，工學碩士。