基于PROFIBUS的系统诊断技术

长久以来，PROFIBUS 技术为广大的用户提供了优良的产品和解决方案。但是随着自动化技术的进一步发展，用户对自动化系统的期望越来越高。他们不仅仅满足于使用自动化产品来构造一个自动化系统和实施一个自动化任务，他们期望着自动化的产品和技术可以在整个项目的生命周期里发挥更多的作用，产生更大的价值。
　　
价值工程推动诊断技术的发展

从这张图表上来看，如果我们用价值工程学的方法来评估一个自动化系统的生命周期，我们可以把其分为设备安装阶段、系统调试阶段、设备投产运行阶段以及老化维修阶段。一般意义上讲，最终用户和业主只能在设备投入生产运行以后才能从自动化系统中获得收益，而用户的投资则在安装的初期为最大，随着设备采购数量的减小而减小。在进入系统调试阶段以后，主要的费用为调试工程技术人员和生产时间的占用。其中调试周期越长，则生产投运就越晚，带来的损失和投入就越大。而进入设备老化和维护阶段费用又有所上升，这主要是由于产品的老化和配件的支出。我们期待着使用全集成自动化技术特别是SIMATIC的基于PROFIBUS 的系统诊断技术，为用户和业主在安装阶段、调试阶段以及设备老化阶段创造更多的利润和效益。
从设备安装阶段来看，如果能够有效的缩短安装周期，提高安装质量，最多可以减少8%左右的安装费用。进入调试阶段如果能够有效的加快调试进度通常可以缩短整个工期的10%，也就意味着生产可以提前进行。当然，在设备投入生产运行阶段减少停机时间是用户特别是一线维修维护人员最关心的问题。进入老化维修阶段以后，我们的目标是硬件故障可以在5分钟之内排除，这样就可以大大的减小现场维护的工作量，提高自动化系统的生产效率。

SIMATIC 的基于PROFIBUS的诊断技术能够优化自动化系统的价值工程，它可以为整个项目的生命周期提供支持。从设备的安装，系统的调试以及系统运行和维护阶段，系统诊断技术可以为安装工程师、调试工程师提供丰富详细的系统诊断信息；可以对设备操作员、一线电器维护人员以及生产设备的管控人员提供精确详细的设备诊断信息。并且，由于全集成自动化的特点，这些诊断信息可以非常轻松的以图形化的方式有效的、迅速的显示在人机界面上。

我们知道PROFIBUS是一套低电压、高频的时差分信号系统。因此，通讯电缆的连接质量和信号品质就显得尤为重要。据我们的经验，95%的系统安装错误和通讯问题都是由通讯电缆连接不当造成的。因此，西门子公司提供了一整套快速有效的连接方案。其中包括特殊设计的快速连接电缆，快速连接接头，以及快速剥线工具。在这张图上我们可以看到，根据选定的快速连接接头的型号，我们可以非常容易的在剥线工具上测量出需要剥线的长度，然后由于剥线工具当中内置的多层刀片可以非常精确的将保护层、屏敝层和支持层的电缆一次剥去，通过这种方式，可以杜绝由于屏敝层的长度不足或者通讯线过长引起的电磁兼容性问题。

在调试阶段最主要的工作就是如何迅速有效的优化现场设备之间的通讯关系，排除错误源。

手持式总线物理测试仪BT200是专门针对PROFIBUS现场连接质量的评估而设计的。BT200的设计对象是现场的电器施工人员。因此，通过简单的 LED显示和清晰明了的按扭设计一般的电器人员不需要非常专业的PROFIBUS通讯和网络知识背景就可以能够独立的对现场网络的连接质量进行评估和检查，通过离线模式将检测的结果传输到计算机上。BT200手持式总线物理测试仪能够非常简单的完成对于总线电缆的断线故障、短路故障、电压波动进行检查，同时通过定位电缆反射的技术可以判定电缆的长度，这样，就能够解决大多数现场连接的错误。对于连接到PROFIBUS总线上的单个设备，测试仪也能够对它们的PROFIBUS接口电路进行测试。在测试仪内部，已经集成了RS485驱动器，内置了5伏电压和RTS信号。手持式总线物理测试仪可以自动侦测所有现场可访问站点，并生成活动站列表。目前，测试仪支持多种语言版本。

所有的检测结果都可以非常轻松的通过点对点电缆传输到PC机上，BT200附带的专用软件包可以有效的对数据进行分析和处理。

测试报告可以包括系统总缆单个通讯结点的测试结果以及电缆连接品质报告。这些报告可以作为工程验收和质量控制的技术依据。

除了手持式的测试仪我们还可以利用STEP7集成的诊断功能对项目进行分析。首先，我们可以通过STEP7上载当前的总线配置，它的工作过程是这样的：STEP7自动侦测连接到PROFIBUS上的所有可访问站点，然后确认每一个活动站的状态，读取活动站的实际组态信息。这些信息被存储在STEP7 的缓存区里，工程师可以通过连接在线的方式对所有的信息进行访问。由于不需要启动PROFIBUS主站就可以完成上述工作，因此工程师可以有选择的对整个项目的各个工艺段和自动化系统进行诊断。

STEP7还可以对PROFIBUS主站的诊断缓存区进行访问。由于每一个连接在现场的设备都会发送相应的诊断报文到PROFIBUS主站，因此，在缓存区内工程师可以发现所有想了解的诊断事件的详细内容。这些诊断事件被分成两大类，一大类是由于现场的信号储发的外部事件，另一大类是由系统内储发的内部事件。所有的事件都附带有时间标签（包括月、日、年、小时、分钟、秒和毫秒）每一个诊断事件都包含了一定长度的详细信息描述，因此，工程师可以准确的通过时间来分析诊断事件发生的原因、位置并制定出相应的对策。用户还可以自己定义一些用户事件，在某些条件满足的时候，发送诊断报文到PROFIBUS主站。