裴诚 周英鹏 刘克洋 李明桃
四川烟草工业有限责任公司什邡分厂
摘要：针对什邡卷烟厂制丝车间生产线改造完成，参照电控资料并结合本人的理解认识，分析了烟草行业中对PLC控制系统造成干扰的电磁干扰来源，指出在工程应用时必须综合考虑控制系统的抗干扰性能，并结合工程提出了几种有效的抗干扰措施。
关键词：Profibus—DP；干扰；PLC通讯
随着自动控制技术的发展，现场总线技术存工、I 控制 }1的应用也越来越广泛，总线的可靠性直接影响到，企业生产的效率和安全。在国内烟草行业中的 制丝生产线有很多采用Profibus—DP现场总线技术对设备进行控制。根据工艺的要求，把制丝生产线分为四段：叶片段、叶丝段、梗丝处理段、储丝房、除尘房、香料厨房。六个生产工艺段在控制上彼此独立，但又存在一定的联锁关系。六个工艺段采用s7～400做为控制单元，通过Profibus—DP网络与子站、变频器、流量计、红外水分仪以及现场操作屏等进行数据通汛， 此Profibus—DP网络的抗干扰能力，直接影响整个制丝生产线的稳定性。
1． Profibus—DP概述Pmfibus—DP网络通讯的本质是RS485串 口通讯，其在OSI参考模型中主要使用第1、2、层，即物理层、数据链路层，因此网络 通讯速度比较快，而且报文简单。Plofibus一1)P网络传输采用一种两端有终端的总线拓扑结构，可以确保在网络通讯期间接人或断开一个或多个站谢不影响其他站点的通讯，如图1所示Profibus—I)P总线允许选择ll$485或光纤两种不同的物理层， 一般设备级现场总线采用RS485，传输介质采用屏蔽双绞铜线电缆，其传输速度在9．6kb／s～12Mb／s间可选，通过中继器可将输送距离延长到lO公里，在不带中继器的情况下，电缆的最大长度取决于传输速度，如表l所示。
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2 .Proflbus—DP网络故障现象
在制丝生产过程中．根据工艺的要求，需要确保流水线生产设备的安全和烟丝产品质量，因此当控制系统发生DP站点通讯故障时，会按照设备的联锁关系停止生产线部分设备。如果DP站点出现不确定性的通讯故障时，生产线的稳定性得不到保证，产品质量问题更是得不到保证。以下归纳部分为常见的DP故障现象。
故障1：由于制丝车间占地面积大，设备布局广，大部份设备的信号采用ET200M子站管理的方式与控制系统进行信息交互，在生产期间，各DP子站随机出现通讯故障，而离控制系统最远的子站发生通讯故障最为频繁，回路电阻检测在正常值范围内。
故障2：在制丝生产线中控制系统中，在正常运行过程中，在有变频器的DP网中，变频器启动时Profibus—DP网络会突然中断。当不使用变频器时，网络通讯一直保持正常。回路电阻检测在正常范围内。，
故障3: Profibus—DP网络在正常运行时，偶尔出现DP站点通讯故障。回路检测在正常范围内，但是会有一定的波动。
故障4：在生产过程中同一条DP网相邻几个站点同时出现DP网报警导致生产停机，复位后正常。并且出现频率教高。
3 .故障分析及解决方案
对于故障1：由于总是出现远距离的DP子站出现通讯故障，在分析控制系统与DP子站之间的线路敷设后，发现其双绞铜线电缆在波特牢选择为12Mb／s的情况下，长度已经接近100M，其原因是通讯距离过长，在控制系统与DP子站之间的其余站点控制箱中加装网络中继器，或者降低DP网的波特率该问题得到解决。
对于故障2：只有在有变频器的DP网，即变频器运行频率时才出现DP网故障。在排除故障l和故障3的原因后，判断为电磁干扰。在电缆桥架敷设时，Profibus—DP通讯电缆与电动机动力电缆在同一一线槽内混装，或变频器与电机之间没有使用屏蔽电缆。解决方法是将通讯电缆与动力电缆分开，分别在不同的桥架中敷设，并且保证敷设通讯电缆的桥架有良好的接地；变频器与电机之间使用屏蔽电缆，并且确保电缆屏蔽层良好接地。
对于故障3：分析的主要原因是干扰。在制丝生产线中，Profibus—DP连接的站点分布比较广，为了保证通讯的质量，要求所有通讯电缆都处于在同一电压等级上。如果两个站点之间不等电势，则当两个设备分别各自接地时，将会在两个接地点之间产生电势差，此时电流会流过通讯电缆的屏蔽层，从而对通讯产生影响。用等势线连接的方式可以解决此种问题，即用10mm将各Profibus—DP站点的地线连接起来，并且保证所有Profibus—DP站点的屏蔽层接地。
对于故障4：分析主要原因是同时出现报警的站点中的某一个站点，DP网屏蔽层与DP接头接触不良，或DP接头损坏，导致网络受到干扰。确保DP网屏蔽层与DP接头接触良好或更换损坏DP接头。根据PLC的SF与BF灯状况进行综合判断。
4 .结论
在进行Profibus—DP网络连接时，首先应当考虑拓扑结构的设计是否合理。另外，从波特率与距离的对应关系可以看到，波特率越高，对应的通讯距离就越近， 因而如果遇到Profibus—DP网络通讯不正常或不稳定时，可以考虑将波特率降低。在进行Profibus—DP网络布线时，要选用标准的电缆，标准的Profibus—DP电缆是双层屏蔽的，效果比较好。另外，标准通讯电缆是双绞线，对于信号在电缆内部传输时，自身产生的干扰能够起到自我抑制的作用。由于接地有利于保护PLC设备以及Profibus—DP接口，因此对于所有的Profibus—DP站点都要求进行接地处理，做到等地电势。高电压，大电流的动力电缆，与低电压和低电流的电缆应该是敷设在不同的桥架中，同时桥架应该做好接地处理，如果现场不能分桥架敷设，则将两类电缆尽量远离，中间加金属隔板进行隔离。
在Profibus—DP接头安装时，需要将屏蔽层压在插头的金属部分，如果不能采用专门的接头安装时，也不要将屏蔽层剥离的太长，这样暴露在电磁空间中，容易成为受干扰的“天线”。如果Profibus—DP电缆在电柜中余留比较长时，不要将电缆捆成环形，此时如果有磁力线从环中间穿过，根据“右手定律”，容易产生干扰信号。在调试或生产过程中出现网络通讯故障时，一般都在Profibus—DP网络设计中没有达到相应的规范标准，在按照Profibus—DP安装规范设计时，这些问题都会迎刃而解。