Interbus网络在汽车厂输送系统上的应用及故障诊断

摘要：某汽车厂涂装车间生产线输送系统的通讯系统采用菲尼克斯的interbus 通讯协议。通过该通讯方式，将输送系统相关的所有IO 都引入PLC，同时与设备状态监控触摸屏通讯，将设备的故障报警信息显示在触摸屏上，便于故障处理。该控制系统自投入使用以来，运行稳定，但也出现过一些问题，本文将对该系统的组成、原理及故障处理进行阐述。

关键词：输送系统；Interbus；通讯；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

在汽车制造企业中，涂装车间的输送系统贯穿于整个涂装车间，输送系统的控制系统具有大量的开关量I/O点，作为企业整个信息系统的底层部分的现场控制层，通过OPC通信接口规范，可与生产过程管理层进行集成，在工业控制计算环境中的各个數据源之间灵活地进行通讯，极大地提高了控制系统的互操作性和适应性。[1]Interbus与西门子公司的S5系列PLC接口简便稳定，因此决定采用西门子公司的S5系列PLC和菲尼克斯公司的Interbus现场总线系统，与监控触摸屏、滚床电机的变频器，一同组成输送系统的基本控制系统。

2.工艺流程概述

输送系统由滚床、移行车、转床、单排链、双排链、升降机等部件组成，常见的滚床运行方式是：低速启动，快速运行，低速停止。滚床上装有三种传感器，即进位传感器，减速传感器，到位传感器。滑橇到达相应位置时，传感器会给PLC输入信号，PLC通过相应的程序控制滚床电机变频器的输出频率，从而实现通过控制电机的转速来控制滚床运行速度的目的[2]。此外，通过PLC与Sutron触摸屏软件TSWIN2.34之间的通讯，可以在触摸屏上显示设备的报警信息。典型的滚床布置及传感器分布如图1所示：

3. 硬件组成

3.1 控制系统模块组成

控制系统的核心控制元件是S5系列PLC CPU 945，IO 扩展使用interbus 模块扩展，扩展模块有总线耦合器BK模块，数字输入、输出DI/O模块，同时配有Sutron故障显示屏。为了便于监控生产情况及对车身信息进行数据维护，在中控室设有上位机，整个电气控制系统的原理框图如下：

整个电气系统由sutron触摸屏，S5系列PLC，interbus扩展I/O模块，多个传感器、光栅，变频器及电机组成。通过interbus网络I/O模块扩展实现512 DI点，512 DO 点，interbus网络通过菲尼克斯专门为S5 PlC研发的interbus模块 IBS S5 DSC/I-T与S5 CPU联接。

3.2 Interbus 网络的构成

Interbus 网络的结构图如下：

本控制系统共由7组PLC组成，其中放于中控室的PLC组为车身数据存储PLC，中控室上位机通过以太网与各PLC组通讯，每组PLC内的网络采用interbus通讯，各组PLC之间通过interbus网关通讯。其中在PLC的配置中，配置有菲尼克斯的 interbus模块IBS S5 DSC/I-T，该模块作为interbus 通讯网络的中心控制器，可以显示当前interbus 网络的运行状态。

3.3 组态的实现及CMD软件的使用

Interbus网络的组态软件是CMD软件，现场应用的软件版本号是 IBS CMD G4 4.62。

CMD软件支持整个系统或项目的实施，在系统调试上提供强大的诊断，监控功能，同时在系统运行时又具有在线监控的功能。当错误被排除后，CMD还能保存出错的历史数据，进行数据统计。系统性地分析总线的情况，提出一些预防措施。[3]

4. 出现故障及诊断处理

Interbus总线每次网络连接都进行CRC错误校验，可实现网络故障定位。在进行数据传输时，一个周期内，数据被一次传输，并作为一个整体提供给PLC，总线内的数据输入和数据输出同时进行。数据吞吐量在7.8ms内可读写4096个数据，I/O的扩展可连接256个远程站点，4096个I/O，满足1000多家厂商提供的2500多种兼容设备，符合标准DIN19258，EN50254，IEC61158[2].

该网络系统在安装调试完毕后总体运行较为稳定，出现的典型故障主要如下：

4.1 可固定报出故障模块地址的故障

此种故障较为常见，由于现场环境及模块使用寿命问题，菲尼克斯的BK块及DI，DO扩展模块都会损坏，这样整个interbus网络就会报出通讯故障。此时在interbus的中心控制模块上的显示窗口上，会显示出故障模块的站地址，可以通过interbus组态图查出故障模块所在的电气柜的位置，将其更换。更换时，应首先考虑更换故障模块的本身，如更换后故障依旧，则应该考虑更换故障模块的底座，通常更换之后故障就会解决，如果故障仍然存在，则需要考虑查看 interbus接头及接线是否虚联等。

4.2 故障模块地址每次都在变化的故障

如果在interbus通讯故障时，在每次复位重启时，PLC柜上的interbus 控制模块的显示屏上显示的故障模块地址都不相同，这说明是整个 interbus网络的电源不稳定，需要从24V电源的角度查找原因。此种情况时，即使将报故障的模块更换掉，interbus网络仍然报通讯故障，而且故障模块地址改变为新的模块地址，用CMD软件在线诊断，显示出错的模块地址与interbus控制板上显示的还不相同，此种情况多是电源故障。现场实际遇到过的一次情况是CMD软件诊断出故障的模块24V电源负极接线虚联，造成报该模块通讯故障。

4.3 网络供电电源故障

Interbus通讯要求的网络供电电压是DC 22.8V—26.4V，标准电压是24V，在工厂实际应用时发现，如果电压低于23V时，整个 interbus网络的信号就会变得不够稳定，有时会发生模块触点指示灯已被点亮，但PLC内未收到信号的情况，将系统的直流供电电压调高些后，网络通讯状态良好。这说明，如果要保证interbus网络通讯良好，供电电压最好保持在24V。

5 结语

从可维护性和经济性角度来讲，现场总线技术缩短了维护和停机时间，并保证了系统设备运行的长期稳定和系统之间通信的实时性，大大提高了控制系统的可靠性、先进性、实时性和稳定性。[3]该系统自投入运转以来，整个控制系统表现稳定，出现故障也可根据触摸屏上的报警信息较顺利地处理解决。

参考文献：

[1]樊昌信，曹丽娜。通讯原理[M]. 北京：国防工业出版社，2006

[2]德国Phoenix公司：Interbus Fieldbus，1999 机械工业出版社，2006.

[3]李伟，禇伟。基于PROFIBUS现场总线的水泥厂集散控制系统【J】，控制工程，2006，（13）；129-133陈清泉

作者简介：

路书礼（1976-- ），男，汉族，山东莘县人，工学硕士。