基于工业以太网和PROFIBUS的FCS实时在线故障诊断系统

图5 重要网段硬件结构示意图

搭建平台简介：河南省信息化电器重点实验室工业控制网络实验室拥有自主开发的工业控制网络实验平台，实验室的八套试验台构成工业以太网络，每台均采用西门子的大中型PLC S7300作为系统的主站，从站设备选用不同厂家的产品。其中包括诊断中继器，S7200+EM277、ET200M、ET200L，以及BECKHOFF公司的BK3120，WAGO公司的750-333、750-833和752-323等从站。挂接诊断中继器的网段硬件结构示意图如图4所示。

测试过程：1)确定实验对象，为了试验方便，本测试系统选用实验室八套试验台中的两台组成工业以太网络，先对两个实验台进行组态并测试，其中6号主站的DP网络组态有诊断中继器。2)人为制造错误，试验台6从站62去掉终端模块。

调试结果分析：系统诊断测试，实验中系统诊断画面显示主站6有故障、故障从站个数2、各个指示灯状态与实际主站控制器上显示结果完全一致；诊断缓冲区显示系统调用OB86时间、错误从站号、故障优先级等详细信息，并将其保存到历史数据库中。

从站诊断测试：实验中从站详细诊断信息显示故障从站62方框字体变红色、方框闪烁，代表62号从站有故障，并显示62号从站故障信息的详细文字描述及诊断报文；10号从站是诊断中继器模块，用方框蓝色闪烁表示虽然模块本身正常，但受到影响，同时也有详细的文字描述及诊断报文显示。诊断系统主站组态画面如图6所示。

图6 诊断系统主站组态四面

底层诊断测试：诊断中继器利用“反射检测”的方法来测量距离，通过计算诊断中继器发出信号的传输时间得到距离的值。信号经过每个PROHBUS连接器时，由于阻抗的存在，时间将被延长，即每个站将增加约0.7m的距离，会包括在总长度内。上位机系统采用优化的冒泡排序法编写底层数据处理程序，确定每个从站具体物理位置，最终消除0.7m的误差。

6号主站拓扑信息诊断实验中，测得从站距离诊断中继器距离分别为2.4m、3.3m、3.8m、2.4m、5.3m，与实际测量相差0.1m左右，同时显示故障点距离诊断中继器5.3m，并指示故障就在62号从站上，反射故障率为100％，说明62号从站A／B线没有终端电阻。画面中还可形象地显示拓扑结构图。

4 结束语

我们研发的基于工业以太网和PROFIBUS的FCS实时在线故障诊断系统完全实时在线地与FCS控制系统并行工作，诊断层次深，适用范围广。下位机完成诊断数据采集的任务，上位机完成数据显示和处理的任务，达到了对整个基于ROFIBUS的FCS系统三层故障诊断的设计目标。本系统现巳在烟厂制丝线实际工程系统中应用，在半年多时间的运行中，共报告从站设备故障，以及底层通信电缆故障近50条次，并对主站状态进行连续监测报告。这些实际运行结果表明该系统技术先进、功能完善、稳定可靠，为工程技术人员快速排除故障带来了极大方便，同时，用于系统维护成本的降低和停机时间的缩短，为用户间接创造了可观的经济效益。