汽车自动化产线D 网通讯故障的影响因素及解决方案

程智浩

柳州五菱汽车工业有限公司山东分公司 山东省青岛市 266000

D 网通讯广泛应用于汽车制造自动化生产线中，它使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，布线、接线简单，支持设备带电插拔或更换，能够做到即插即用，而不会中断网络连接。它将自动化生产设备用到的安全光栅、感应器、机器人、焊接控制器等连结起来，建立通讯，实现大规模自动化控制的应用。DeviceNet 不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能，该功能在传统的I/O 上是很难实现。DeviceNet 是一个开放的网络标准，规范和协议都是开放的，供货商将设备连接到系统时，无需为硬件，软件或授权付费。

DeviceNet 网络优势、特点：（1）布线、接线简单；（2）同时支持智能和标准设备；（3）可以选择在计算机或设备上进行组态；（4）支持网络供电（传感器）和自身供电（执行器）的设备；（5）支持设备带电插拔或更换，而不会中断网络连接；（6）支持控制数据实时交换；（7）支持多厂商设备的可替换性；

D 网通讯虽然有众多优势，但由于现场应用环境的复杂性，如通讯电缆柔性不佳，运动部位网线的弯折，拉扯、环境温度的影响、电磁干扰、连接硬件损坏、线缆过长等，D 网通讯故障常常发生，随时造成生产中止，严重影响设备的运行稳定性。常见的故障模式有：单个节点D 网掉网、多个节点D 网掉网、全部模块网络故障（包含报警BUSOFF）、网络配置丢失。

1 单个节点D 网掉网

1.1 报警显示

触摸屏出现如下报警， 点击屏幕DeviceNet 画面，对照节点表查找画面中报红色的故障节点。显示为DNET SLOT5 NODE30 即5 槽30 节点。

图1

1.2 影响因素

造成单个节点D 网掉网的主要因素有：T 头连接松动、T 头内部氧化接触不良、D 网支缆损坏（弯折磨损破皮等）、单个BK 模块损坏。

1.3 处理方法

一般触摸屏上会显示掉网的位置，根据现场网络布局图或触摸屏画面找到BK01（以BK 模块为例），拔插模块线缆接头即可恢复。如果拔插无法恢复，可以更换该段支缆或T头，亦可全部更换 。如果还是无法恢复，则将模块上的所有传感器都拔下来（注意做标记），看BK 模块是否恢复正常通讯，若仍故障则更换BK 模块，若BK 能够正常通讯，则将拔下来的传感器逐一恢复连接BK，没连接一个传感器观察一下通讯是否正常，直至找出连接某一传感器时通讯再次故障，则说明该传感器可能损坏，造成单节点掉网。

小窍门：若附近有其它的BK 模块，可将支缆插到正常的BK 模块上，若该BK 模块正常则证明支缆没问题，支缆连接不同的BK 来检查硬件通讯是否故障，不需重新设置，直接连接即可 。

注：BK 模块上一般会有2 盏指示灯，MOD 与NET，两盏灯绿色常亮时，该模块正常。

2 多节点D 网掉网

2.1 报警显示

触摸屏显示如下报警，节点21-38 报警，由于不是所有网络掉网，此时首先要查找21-38 支线的主缆（因为支缆全部掉网，一定是为于最前端的主缆或者T 头出现了故障）。

图2

2.2 影响因素

造成多个节点D 网掉网的主要因素有：前端T 头连接松动、T 头内部氧化接触不良、D 网主缆损坏、该段网络连结支缆过多。

2.3 处理方法

查看网络布局图，从上面可以看到从站顺序，找到位于最前面的分站。找到该分站就可以到现场找T 头，见图3。

图3

如上图，找到21-38 这几个节点最前端的T 头，根据上面的标签找出主缆，一般T头三根网线的三个标签中，最小至本T 头编号（如：T153-T154 的就是主缆，153 为上个T 头编号，154 为本T 头编号）这根网线即为该段支缆的主网络线缆，插拔该T 头并检查该T 头前段的主缆，插拔无效应予以更换。若该段主缆在拖链等活动部位应优先检查。

有的故障是由于该段网络连结支缆过多，支缆或主缆过长造成网络通讯不稳定，D 网的线缆使用不能超过长度限制，超过长度可能会引起网络不稳定，报警，甚至不能进行正常通讯。出现这种情况最好要重新进行网络分段，增加一组网络结构，以便提升网络稳定性。另外如果单个主缆连接过多的电气部件，也不利于后续故障时查找问题，因为“牵一发而动全身”，每一个部件的状态都会造成整个网络的通讯质量，所以为了方便排查故障，在实际应用中，常常化整为零，缩减排查范围，提高处理故障的效率。

3 全部模块稳定的网络故障

3.1 报警显示：

查看触摸屏，发现所有网络模块全部报错，如下图4。

图4

3.2 影响因素

造成所有网络模块全部报错的主要因素有：通讯线缆短路、传感器损坏、BK 模块损坏、误操作导致网络配置丢失。

3.3 处理方法

查看触摸屏，发现所有网络模块全部报错，重新插拔DNB 模块上的插头无法消除故障，此种情况下采用分段测量方法或者二分法测试网络。

分段测量法：用终端电阻按照一定顺序分割整段网络，并重新插拔DNB 模块上的D 网接头，通过观察报警是否存在来诊断网络持续故障的方法。可采用二分法提高排查效率。

二分法：若本段网络所挂模块较多，可以从网络的中间部分将主缆从T 头处拔开，将网络一分为二，接入终端电阻后，若前面的网络正常，则能判断出问题出在后一段网络，反之问题则出现在前一段网络。

另外报警BUSOFF 故障是网络中连接的设备有故障导致，网络在重复扫描255次后，设备仍就是故障状态，扫描器内重复 计 数255， 关 闭 网 络， 报 警BUSOFF DETECTED；要想恢复计数，只能重新上电，扫描器会清除计数器。

目前所接触到的造成稳定BUSOFF 的情况有以下几个，可供参考：（1）工装上的传感器损坏（包括过度磨损、破裂等）；（2）网络存在短路点（如快插、航插等连接处、网络电缆等）；（3）网线接头接线错误。

如果为网络配置丢失导致的通讯故障，则需用RSNetWorx for DeviceNet 软件上载查看D 网网络配置，如果网络配置丢失，则将提前备份的配网程序重新加载进去即可。

4 全部模块不稳定的网络故障

全部模块不稳定的网络故障具体表现为：网络通讯状态时好时坏，一会通讯正常设备可以正常运行，但运行几分钟后再次出现通讯故障，这种情况反复发生。这类故障的处理较为棘手，首先要锁定变化点辅助判断，通常要从设备活动部位的线路以及与人员干涉的区域开始入手检查。造成此类故障的原因主要有：人员操作不当造成通讯线路磨损、线路内部绝缘降低导致的短路、工装上检测零件的传感器磨损等。

在具体处理故障时，要借助于电气检测方法辅助判断，或者使用网络检测仪进行检测。主要方法有：（1）网络电阻检测。检测前，切断所以的网络电源，将PLC 打到编程模式停止所有的网络通讯，然后用万用表测量终端CANH 和CANL 之间DC 电阻，电阻值正常在50-70 欧姆之间。若小于50 欧姆，则需确认CANH 和CANL 间是否短路，或检查是否有大于2 个的终端电阻。若大于70欧姆，则检查CANH 和CANL 间是否开路。（2）网络电源检测。用万用表测量电源模块和主干网连接处的CANH 和CANL 间的电压。正常的电压为2-3 伏特，超出范围，则需检查CANH 和CANL 导线的连续性。（3）CAN 传导检查。每次切断其中一个节点，用万用表测量CANH 和V+间，CANH 和V-间的电阻，正常的测量值在1M-4M 欧姆，若测量值小于1 欧姆或大于4M 欧姆，说明总线传导有问题，需要更换硬件。（4）网络电源常规电压检查。测量每个网络连接到主干网处的V+和V-间DC 电压。正常情况下V+和V-间DC 电压在20-28 伏特之间。当电压低于20 伏特时，网络可能不能正常运行。解决办法有：缩短网络长度；增加供电电源；将过载的节点移至靠近电源的位置；将网络分成两段。

5 实战案例解析

故障现象：某车架焊接线正常生产过程中140 区域掉网，无法上自动模式，触摸屏报警10988 安全配置错误，无法复位。

处理过程：

（1）查看触摸屏报警10988，复位按钮闪烁，无法复位。根据报警代码查找程序，确认FL150 J1 箱安全模块输出状态异常，查看FL150 J1 接线箱安全模块输出端子报警亮红，断电重启后模块报警消失，但触摸屏仍无法上自动，安全模块模块又出现报警。

（2）查看程序配置，发现FL150 J1 箱安全模块报警Code16#0204 连接请求超时，把安全模块输出点端子排拔掉后报警消失，能上自动。但是140-160 安全程序报错，报警无法消除，更换安全模块验证，仍报警10988。

（3）单独拔掉安全模块0V 线，可上自动，查找24V 供电线路，发现140 工装阀岛地线烧化，将地线临时拆除后上自动正常生产。

（4）试机2 件后，阀岛再次掉网，检查发现阀岛模块24V 电源接头烫坏，查找阀岛D 网线，发现D 网线路烫伤。

（5）更换D 网线试机，试机阀岛仍掉网，检查发现R20 机器人焊接过程中正极电缆与机器人本体打火，包扎固定处理，上自动状态正常，恢复生产。

原因分析：

从机器人臂正极电缆破皮处漏电，通过机器人本体、底座接地、阀岛接地、阀岛、工装、负极电缆，构成回路。造成地线和D网线烧坏，造成掉网报警。由此看出，现场一个小小的线路防护做不到位，日常点检过程中没有发现线路磨损，近而导致了近三个小时的生产停线。

6 结语

造成D 网通讯不稳定，经常掉网的影响因素复杂多变，严重影响了生产的正常输出。通过以上分析，明确了此类故障的主要故障模式和影响因素，因此要在生产线设计阶段做好网络结构规划，使得整个网络分配合理，主缆支缆长度合理，各控制单元连接可靠。在日常生产期间做好D 网设备的点检维护，线路有效防护，人机交互区域避免干涉，同时提升故障分析与处理能力，不断总结经验。只有严格控制好这些影响因素就能够大幅降低停线时间，减少过程浪费，提升生产线的综合效率。