摘要：无锡地铁1、2号线BAS系统采用的PLC控制器为美国的罗克韦尔（AB），其通讯方式为ControlNet现场总线。虽然ControlNet现场总线采用的是A、B通道冗余通讯，但如果是部分核心硬件设备出现损坏情况，那双通道都会受到影响，届时车站一端与BAS系统存在接口的机电设备都将无法监控。此外即便单通道能够正常通讯，但这无意中也增加了设备运行风险。因此在正常情况下ControlNet现场总线需保证A、B通道都能正常通讯。然而随着设备投入使用年限的增长，ControlNet现场总线出现的故障愈加频繁，本文就无锡地铁1、2号线典型地下站发生过的ControlNet现场总线故障进行分析研究。
关键词 BAS系统 ControlNet现场总线 故障
0引言
对于ControlNet现场总线故障，可以分为硬件跟软件两大类。其中在硬件故障上又能分为1756-CNBR模块、ACNR模块、TPS分支线缆、BNC头、光纤等；在软件上主要为RSNetworx上的网络规划以及PLC程序丢失。
1756-CNBR模块稳定性很高，可一旦主、备模块均损坏，则ControlNet的A、B通道都会受损，那一端的机电接口设备都无法监控。至于某个TPS分支线缆、BNC头损坏或者光纤故障，那对应单个通道的通讯会受到影响。此外若是单个1734-ACNR模块出现故障，那只会导致单个RI/0出现问题，对其他设备并无影响。
1756-CNBR模块损坏后影响的范围虽然更大，但只要确定是模块损坏，那重新更换拨好地址的模块、再进行网络规划后便能恢复通道的通讯。至于TPS分支线缆、BNC头以及光纤的故障，因为一端网络上一般都有十来个节点，因此需要使用终端电阻进行坏点测试。这道工序较为复杂耗时。
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1ControlNet现场总线组网方案
图1是无锡地铁1、2号线典型地下站BAS系统的组网方案。从上图可以看出ControlNet现场总线网络可以分为三段，其中车站A端、B端各一段，主要为ControlLogix PLC与RI/O以及通讯网关之间通过冗余的ControlNet现场总线相连，构成BAS网络，实现数据通信。其中RI/O包括给排水、照明配电、传感器等接口，通讯网关包括变频器、智能低压、电扶梯、EPS等接口。A端与B端之间同样用一段ControlNet现场总线连接，从而使整个车站的BAS系统网络贯通连接。该段网络上接入FAS以及IBP盘的RI/0。
图1 网络结构图
2ControlNet现场总线故障处理流程
2.1 初步判断故障类型
图2是BAS系统网络结构图。从上图可以看出正常情况下所有的通讯网关、RI/0的通讯指示灯均为绿色，可一旦发生总线通讯故障，则会在该网络结构图上有所显示。若只是单通道通讯故障，相对应网段的冗余指示灯会亮红。若是A、B两通道均出现故障，则所有的通讯网关、RI/0的通讯指示灯均亮红。若是单个1734-ACNR模块故障，则只是对应RI/0的通讯指示灯均亮红，其他设备正常。
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图2 BAS系统网络结构图
2.2 单通道通讯故障
ControlNet现场总线单通道通讯故障虽对运营不会造成影响，但也存在着极高的风险。无锡地铁1、2号线运营至今，单通道通讯故障发生的原因主要有ControlNet现场总线的BNC头损坏以及光纤问题。
由于单通道通讯故障在网络结构图上只能看出哪条通道出现故障，而不能得出具体哪个节点出现故障的结论。对于该类问题一般使用终端电阻进行断点测试。对于A端或者B端这类节点较多的网段，一般采用二分法进行验证。若起始位置至终端电阻部分的设备均完好，则A、B通道会显示都正常，若在该段内存在一路通道存在故障，则继续使用二分法缩小排查范围，直到最终确定该故障节点。若是连接A端、B端的那条网段，因为连接节点较少，可直接从头到尾进行断点测试。
故障原因若是BNC头损坏，依照流程重新制作一个便可。若是光纤问题，则需确定是尾纤故障、光纤熔接盒故障、光线中继器故障亦或是光纤通道故障。无锡地铁近两年出现问题较多的是尾纤故障以及光纤通道故障。处理该类故障可先用打光笔进行测试，若出现信号衰减现象，则很有可能是尾纤因为折叠、老化等因素造成，更换新备件后便恢复。若出现光纤通道故障，则可另行选择备用光纤通道。（如图3）
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图3光纤熔接盒
2.2 单节点通讯故障
相比于单通道通讯故障，单节点通讯故障的排查更为简单，在网络结构图上能够直观看出是哪个节点出现问题，随后找到对应的远程模块箱或者通讯网关即可。发生该类故障主要的因素有远程模块箱内的1734-ACNR模块损坏、远程模块箱断电、通讯网关损坏这三大类原因。对于这类故障处置，更换硬件、重新上电即可，不过在更换1734-ACNR模块后还需在程序内对更新后的模块进行版本刷新。这类故障虽然涉及的范围较小，但由于此时该节点与ControlNet现场总线通讯中断，因此连接到这节点上的设备都无法监控，需要及时修复。
2.3 双通道通讯故障
双通道通讯故障一般可以分为两类，一类是上文提到的一端ControlNet现场总线A、B通道全部故障。这类故障是ControlNet现场总线故障中情况最为严重的故障，这故障发生后，该端的所有接口设备都将无法监控（如图4）。其主要发生原因为主备PLC机架上2号槽位或3号槽位的1756-CNBR模块均损坏亦或是PLC程序丢失。
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图4 一端A、B通道通讯故障
若是PLC程序丢失，CPU模块指示灯会有直接显示，届时使用Logix5000软件加载备份程序上去即可。若是1756-CNBR模块损坏，则模块指示灯也会有所显示，到时将版本刷新好的模块拨好地址码换上即可，随后还要对通讯故障的网络进行规划（如图5），在这里要注意的是若是A端或者B端ControlNet现场总线的故障，则在网络规划时除了规划出现故障的那段网络，同时也要规划连接A、B通道的那段网络。此外网络规划涉及智能低压（MCC）的Compactlogix控制器，进行规划施需要将Compactlogix控制器打到编程位，规划好后再恢复到运行位。
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图5 RSNetworx网络规划
另外一类是一端ControlNet现场总线上的部分节点出现A、B通道全部故障。此类问题主要发生在区间远程模块箱。若区间远程模块箱多于一个，则节点处于中间的远程模块箱内将会有两组光纤中继器（如图6），一组是与前一个远程模块箱连接，另外一组是与后一个远程模块箱连接。所以当这个中间远程模块箱断电时，该节点以及之后节点的A、B通道将全部处于故障状态，但不影响前面节点。该类问题解决较为简单，只要重新上电即可，但因为这些远程模块箱位于区间，因此需要请点作业，必要时要发抢修令。
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图6 区间远程模块箱
3结论
在整个BAS系统中，保持网络通讯正常是本专业的一项重要工作内容。ControlNet现场总线通讯虽然更为灵活高效，但整个网络中节点众多，每个节点分配有不同的地址码，因此一旦发生故障，那排查起来较为困难。通过本文对几大故障原因的剖析分解，相信对未来处理ControlNet现场总线故障时能有一个很好的引导作用。
参考文献
[1]李正军现场总线及其应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2005
[2]阳宪惠．现场总线技术及其应用[M]．北京：清华大学出版社，1999
[3]曲立东．城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用[M]．北京：电子工业出版社，2008
论文作者:邹晨磊,杨斌
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：故障论文; 模块论文; 通讯论文; 现场总线论文; 节点论文; 通道论文; 光纤论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;