Profibus-DP總線是西門子數控系統里常用通信技術，而Profibus總線報警是西門子系統數控機床維護維修經常要處理的問題。

　　某西門子802D加工中心在運行過程中，出現Profibus總線報警。報警號為380500，報警信息為:Profibus-DP報警，驅動Y1，代碼504，數值0，時間11211xxx。并且提示伺服未準備好。由于這個故障，導致機床無法動作，為此安排以下分析排杳過程。

1 SINUMERIK 802D數控系統

　　SINUMERIK 802D數控系統主要由PCU(面板控制單元)、KB( Keyboard鍵盤)、手輪、MCP(機床控制面板)、PP 72/48 (PLC外接vo模塊)、SIMODRIVE611 UE控制模塊、Profibus一DP模塊等部分組成。PCU作為SINUMERIK 802D數控系統核心部件，集成了NCK ,PLC,HMI和通訊模塊，并通過Profibus-DP總線與PP 72/48及SIMODRIVE 611 UE控制模塊進行組態，實現數控單元與機床電氣及驅動部件之間的通信，其中PCU為Profibus總線主站，PP72/48及SIMODRIVE 611 UE為從站川。該西門子802D加工中心使用一塊PP 72/48，有效總線地址:9;兩塊雙軸SIMO-DRIVE 611UE，有效總線地址分別為:12,13。相關Profibus設備連接如圖1所示。

2 Profibus總線故障維修

　　2.1 Profibus總線單元

　　由于PROFIBUS-DP總線協議采用的是OSI的第一層物理層、第二層數據鏈路層和第七層用戶接口，而該機床故障發生前一直正常工作，數控系統各部件均采用西門子公司產品，總線通信技術比較成熟，故初步判斷Profibus總線通訊錯誤應是物理層的問題，作以下分析。

                圖1 Profibus總線連接圖

　　該加工中心PROFIBUS-DP現場總線的物理層采用RS485異步RNZ傳送，采用屏蔽雙絞線作為傳送介質，沒有中繼器的情況下，傳輸長度和傳輸速度之間關系如表1所示:

　　PROFIBUS-DP現場總線拓撲為總線型，為確保通訊的穩定性，要保證通訊電纜的屏蔽和接地，Profibus總線連接時要求各接點進出方向正確，兩根線不交叉且連接可靠。總線內各主、從站通過總線插座接至傳送介質(如圖1所示)，插座上的設置開關嚴格遵循終端為“ON"，中間為“OFF”的原則。Profibus總線插座的結構如圖2所示。

圖2 Profibus總線插座的結構

　　總線的開頭和結尾必須有終端，以確保在運行期間接人和斷開一個或多個站而不影響其他站。Profibus總線插座設置開關為“ON”和“OFF'，時對應狀態如圖3所示。

圖3 Profibus總線終端電阻連接圖

　　220Ω 為終端電阻，390Ω 為偏置電阻，其作用如下：

　　終端電阻：在線型網絡兩端，并聯在一對通信線上的電阻。根據傳輸線理論，終端電阻可以吸收網絡上的反射波，有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯后的值應當基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗。

　　偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復雜時確保A、B信號的相對關系，保證“0”、“1”信號的可靠性。

　　西門子PROFIBUS總線插座已內置了終端和偏置電阻，通過設置開關可方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值完全符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。通過接通或斷開總線插座的終端電阻開關，可以非常方便地連接或切斷插座后面的部分網絡的信號傳輸。

　　2.2 Profibus總線插座撥檔開關位置檢查

　　根據以上分析，參考報警提示Profibus總線通訊錯誤，Y軸伺服未準備好，而X、Z軸伺服驅動沒問題，且Y軸故障以前均正常工作，于是先按照圖1所示的Profibus總線連接圖檢查總線(紫色的通訊線)端口撥檔開關的“ON”和“OFF”的位置。經檢查PCU的總線終端、611Ue的總線終端，I/O板的總線端口，雖然位置都對，但是報警還在，伺服仍然無法起動。

　　2.3 Profibus總線插座終端電阻檢查

　　打開各總線插座檢查屏蔽雙絞線的屏蔽、接地和連接可靠性，確認無誤后，采用總線網絡二分法”。，按如圖3所示，用萬用表測量終端電阻的阻值。結果發現611Ue上連接X軸與Y軸控制模塊的總線插座接觸不良，于是更換了該插座。更換后，機床能啟動了，PLC也可以運行了，Profibus報警沒有了，但是Y軸不能動，一回參考點，機床就報警Y軸伺服未準備好，報警信息是25000，編碼器錯誤。而驅動器那邊顯示的是EAS04，也是編碼器錯誤。重新上電后，Y軸依舊不能啟動，一動就報警。

3 Y軸伺服系統與編碼器

　　3.1 伺服驅動系統

　　伺服驅動系統接受數控系統發出的位移或速度指令，經驅動器后，由伺服電機和機械傳動機構驅動機床坐標軸，帶動刀架及工作臺運動，通過軸聯動使刀具相對于工件產生各種復雜的機械運動，滿足加工需要。SIMODRIVE 611UE伺服驅動系統由電源模塊、功率模塊、控制板模塊及其他附件組成，其中電源模塊為獨立模塊，功率、控制板和其他附件集成為一部件。

　　該加工中心有三根進給軸和一根主軸，X和Y軸由SIMODRIVE 611UE一個雙軸功率部件進行控制，Z軸和主軸將分別由SIMODRIVE 611UE一個單軸功率部件控制。SINUMERIK 802D控制系統與SIMODRIVE611UE伺服驅動系統的X、Y雙軸功率部件及1FK6伺服電機連接如圖4所示。

圖4 SINUMERIK 802D與SIMODRIVE 611UE

　　圖中絕對EnDat編碼器安裝在伺服電機軸上，通過檢測電機軸的角位移問接地獲得位置輸出量的等效反饋信號，該反饋信號與指令信號比較后的偏差是伺服系統控制的基礎，編碼器錯誤必然導致Y軸伺服無法正常工作。

　　3.2 Y軸伺服電機與編碼器故障排查

　　通過以上分析，結合報警信息25000，編碼器錯誤。打開機床防護罩，檢查Y軸伺服電機，Y軸編碼器。先將y軸編碼器航空插座拔了下來，重新插上，然后上電試驗，故障依舊。于是采用置換法，將611Ue驅動部件(如圖5所示)上的X軸和Y軸的編碼器反饋信號線(綠色)及x軸伺服電機與Y軸伺服電機的u、V、W三相電源線(橘紅色)對調。確認無誤后上電，發現系統正常了，沒有任何報警。手動按X軸按鈕，Y軸能移動，說明Y軸的伺服電機和編碼器都正常。將x軸與Y軸編碼器反饋信號線(綠色)和電源線換回來之后，還是出現Y軸伺服報警。這說明Y軸編碼器的反饋信號線虛接，把插座拆下來重新擰緊，再次上電之后，故障排除，機床可以正常動作，此故障屬信號線插座連接松動。

4 結束語

　　Profibus-DP總線故障報警是西門子系統數控機床維修當中的常見故障，針對此故障要充分理解Profibus-DP總線的連接原理，總線端口的結構以及工作原理。本次維修當中還發現數控機床在使用當中會經常遇到連接松動的問題，此類問題需要耐心細致的分析才可能排除。