最近處理了一個變頻器干擾DP總線運行的Case，現分享一下供大家討論。

該用戶是國內某行業最大的企業，該企業的某生產線使用了西門子的S7400以及Profibus總線網絡。該生產線使用了幾年都沒有出現過任何故障。從2012年10月份開始，在生產過程中陸陸續續出現網絡故障，不定時不定點的出現丟站現象，導致生產中斷。我們的系統集成商已經對現場所有的DP接頭及接線進行了檢查和加固，對部分老化的DP接頭也進行了更換，也更換了部分ET200S的接口模板，但是問題不僅沒有徹底解決，反而在今年的年初該問題越來越頻繁，并且會出現系統無法啟動的情況，嚴重影響了正常的生產，因此該企業希望利用一次停產檢修的機會對網絡進行一次徹底的檢查，希望能將問題解決。

按照現場停產檢修時間安排，我們提前一天抵達現場，在現場我們大致了解了一下情況：

整個項目使用的是西門子S7416-2DP的CPU，現場是ET200S的從站，大該有35個。由于從站分布較廣，因此整個DP線路比較長，應該超過了300米，波特率設置為1.5Mbps，但在前期的改造中，已經在網絡中增加了兩個RS485中繼器。

現場的問題是ET200S從站經常瞬間掉站，并且沒有明顯的規律，不過最遠端的幾個站點丟站的頻率相對還是高一些。現場曾經對網絡進行過整改：將原DP網線從電纜槽中取出重新布線，有的地方還進行了穿管保護；另外，將一部分DP插頭進行了更換，甚至有的ET200S的接口模板也進行了更換，但都沒有最終解決問題。

根據現場的描述，我們估計可能導致問題的原因有：

1）現場網絡布線有問題，導致網線上出現了干擾，從而影響了網絡通訊

2）現場其他問題導致EMC干擾，從而影響了網絡穩定

由于現場預計的停產時間僅有一天，為了便于檢測，我們同系統集成商的現場工程師一起決定：當日即對實際拓撲進行了解；第二日進行現場檢測和整改，并保證第三天恢復正常生產。

在了解拓撲的過程中，我們發現，由于現場的設備布局的問題，做為主站的CPU在DP網絡中是一個中間站點，這種布局雖然是可行的，但對我來講，總感覺有點不太踏實，覺得有點隱患在里面。

在查看通信電纜布線時，可以看到現場的電纜都已經進行了穿管處理（圖1）。

第二天一早，我們便來到現場，開始對現場的RS485中繼器的接線進行了確認。同時我們也對網絡中的站點的波形進行了檢測（圖2、圖3）。

從波形上看，信號波形不是很好，因此為了盡量提高系統的抗干擾性能，我們在網段中間又增加了一個中繼器。另外，我們又對現場的網段都進行了檢查。但由于沒有生產，因此設備都沒有開起來，因此也并沒有發現更多的問題。

到了下午下班時（17：30），所有的檢查結束，工廠準備恢復生產。

但就在我們剛換了工作服準備出生產車間門的那一刻，接到了現場工作人員的電話：“設備開不起來!”

剛剛準備放松的神經莫名的有點緊張起來。

回到操作室，設備供應商的工程師與現場人員交流后，輕松地說：“這個是系統早就存住的問題，應該過一會兒自動就能恢復。”

于是我們等了一會兒，再次啟動時，系統還是開不起來，現象就是只要一啟動高壓電機，系統就“跳”。

如此反復幾次后，我們覺得問題不像以前那么簡單，于是我們跟現場操作人員進行了交流。據他們反映，該故障現象確實早就存住，具體就是高壓電機啟動時系統會停機，有時是兩臺大的風機啟動時，系統會出現停機。以前該故障僅是偶爾出現，并且出現停機后，過一段時間系統自己就能恢復，但后來現象越來越頻繁，并且恢復起來越來越困難。而最近一次則是將現場的DP電纜全部更換后才恢復的。

但至于為什么停機，需要停多久，以及為什么還能恢復，誰也說不清楚。

由于在下午的網絡檢測時，我們曾經在網絡中增加了一個中繼器，因此為了盡快恢復生產，我們決定將該中繼器去掉，希望系統還能像之前一樣能自行恢復。但系統恢復后依然無法啟動。

這樣來回的測試，很快就20：00了，這會兒看來，應該不是系統停會兒機就能解決問題的。到了現在，大家逐漸感覺問題似乎不是那么簡單的。

于是我們開始對網絡進行診斷。首先我們通過Step7進行了“在線診斷”。在CPU的診斷信息中，我們看到系統的通訊中斷的記錄，多個站點丟失，而其中4號站和6號站幾乎每次都會掉站。

經過詢問系統集成商德工程師，我們了解到：當高壓電機或者大的風機啟動出現問題時，程序中會導致系統的急停連鎖動作，從而導致整個生產線停車，而電機啟動的輸出為Q0.2（以及Q1.4），剛好是4號從站的輸出點。因此，可以判斷，問題應該就出在4號或者6號從站上。

于是我們來到4號站和6號站所在的電柜旁（圖4），觀察現場模板的實際工作情況。

圖中為4號從站，該從站的DO模板直接連接到一個中間繼電器，而該繼電器的外部觸點連接的是高壓電機變頻器的使能端，而現場所有的變頻器均安裝在該從站電柜的后面的墻上（圖5）。

為了觀察實際模板的的動作，我們讓操作人員在操作屏上操作啟動高壓電機。我們發現，一旦指令發出后，可以看到4號從站上的DO模板有輸出，繼電器也隨即吸合，之后能聽到變頻器啟動的聲音，但剛一啟動，就會發現4號從站的接口模板上的通信故障燈BF會閃爍一下，之后系統就會出現停機。而停機之后，系統通訊很快又能自動恢復正常，從站借口模板上的BF故障燈消失，一切恢復正常。

這個現場非常奇怪，難道是變頻器的使能端短路了？或者是中繼器的端子短路了？

為了搞清楚停機的原因，我們甩開PLC，將變頻器的啟動端直接短接。我們發現這時變頻器是可以啟動的。因此應該不是變頻器使能端短路引起的。另外，經過進一步查線，DO輸出到中繼器端子也都沒有短路。

那到底是什么原因呢？難道是該段網線有問題？為了排除網線的問題，我們決定將該網段的DP插頭以及電纜全部更換。

之后我們將柜內的Profibus電纜全部拆掉，用新的電纜將該MMC柜內的4~6號從站重新連接，并且將網線均放在柜外，與動力電纜以及設備完全分開。同時，還更換了兩個全新的DP插頭。

忙活了大概一個小時，上電后再次實驗，仍然是同樣的現象。。。

隨后，我們又更換了接口模板，DO模板。。。問題依然。

“觸點接線沒問題，網線是重新布的，也跟動力電纜分開了，DP插頭是新的，甚至IM151-3接口模板和該DO模板我們也換了，但只要該DO一輸出，變頻器剛剛起動，系統就跳。變頻器是安裝在柜子后面的墻上，除了使能端是通過繼電器隔離連接到DO的，跟系統沒有其他任何的連接，并且變頻器也都接地了，即便是變頻器對系統產生了影響，那是如何影響的呢？？而且如果真的是變頻器對系統造成的影響，那早就應該出現問題了，而且在生產過程中隨時都會出現，也不應該僅僅是在系統啟機的時候出現。。。到底是什么原因導致系統的停機的呢。。。”

這些問題，大家分析了很久都沒有結論，一時間也不知該如何進行下一步的測試了，而此時已經差不多晚上23：00了。大家的信心指數也隨著晚上的溫度在逐漸的降低，現場參與調試的人員的情緒也都越來越低落。而問題的處理已經陷入了僵局，完全沒有頭緒。此時，現場又接到了廠長詢問的電話—工廠方面的領導層已經開始關注停機的問題了，我們的壓力陡增！

此時，我們已經沒有特別明確的處理方向，只是又檢查了一遍變頻器和DP電纜。在控制高壓電機的變頻器柜內，可以看到變頻柜都做了接地處理，連接至電機的動力電纜的屏蔽層也接到了柜內的金屬板上，金屬板也是接地的，唯一有一點沒處理好的地方就是該動力電纜的屏蔽層是通過“豬尾巴”的方式進行連接的，而且該電纜似乎有點細，并且在接地螺釘處連接也不是很好。

于是大家決定將該電纜的屏蔽層進行重新的處理，將屏蔽層接地的電纜加粗，并且重新連接到金屬接地板上（圖6）。

經過處理，我們又進行了測試，而這次，我們驚喜的發現4號從站居然沒有掉站，高壓電機居然能夠正常啟動了，大家一片歡呼，情緒一下子又都高漲起來--終于看到點希望了！

“好了，系統可以啟機了！”操作人員和維護人員們一下子都興奮起來，大家開始準備啟動設備恢復生產了，“高壓電機起來了！準備啟動風機，啟動。。”話音未落，只聽“啪”的一聲，系統又跳了！

剛剛看到曙光的喜悅還不到兩分鐘，片刻間再次回到冰冷的黑夜。。。

這次中斷的，是6號站。

經過檢查，發現變頻柜內的接地是通過一根黃綠的接地電纜接到了PLC柜的接地銅牌上，進而通過PLC柜再連到系統的“地”，變頻柜本身并沒有直接接地。

于是，我們再次將大風機的變頻器的動力電纜的屏蔽層也做了進行了同樣的處理。同時，在高壓電機變頻柜內又增加了一根接地電纜，并連接到PLC柜的接地銅牌。

這次處理后，再次啟動系統時，發現4號從站和6號從站都不再掉站，系統終于可以啟動了，并且運行了大概30多分鐘時間，當大家都以為問題已經解決了的時候，系統又停了。

看來僅處理屏蔽層的接地并沒有解決問題，應該還要考慮別的方面。

此時已經是第二天凌晨的4點多了，而工廠的領導已經明確要求我們，在早班8：00鐘前將系統開起來，否則將影響到整個工廠的生產進度的安排。

此時，我想到了網絡拓撲。由于之前我們曾經發現，作為主站的CPU被放置在了網段的中間，因此我提出，將網絡拓撲進行修改。根據現場的實際情況，我們在CPU側增加了一個中繼器，從而使改變了整個網絡的拓撲，將CPU做為一個終端站點，使得網絡的距離有了變化，而為了保證系統的正常工作，我們同時又將通訊波特率調整為500Kbps，滿足了從站通信距離的要求（圖8）。

整改后，我們又對網絡波形進行了檢測（圖9）。可以看到，波形較之前有了較大的改善。

此時我們再次啟動高壓電機和大風機電機，系統正常啟動。此時已經是第二天早上5：30分。

而這次啟動后，之后又經過一個多小時的預生產觀察，系統工作完全正常，沒有再出現停機故障。工廠隨即恢復生產。

至此，我們終于在第二天早上早班（8：00）之前保證了工廠恢復生產，也保證了廠家的生產進度沒有收到更大的影響。

而我們，從頭一天早上早班時進廠，到第二天早上早班時出廠，整整工作了24個小時。。。