避免重新设计控制面板

当运动网络通信包含错误或产生警报时，在重新设计控制面板之前，请考虑四种快速修复方案。这包括查看问题和解决方案，检查连接和设置，尝试延迟快速修复，以及尝试与噪声相关的快速修复。

现场网络，如EtherCAT、Powerlink、CANopen和Mechatrolink，越来越受欢迎，取代了传统的运动控制通信，如+/-10 V或脉冲串。当噪声影响到现场网络线路，或者如果延迟源影响到网络线路，结果通常是丢包。用于定位的运动场设备，如安川伺服驱动器，通常会根据前两个数据点线性外推下一个数据点，以确定当数据包被丢弃时电机的位置。

在短时间内丢弃足够多的数据包(例如连续三个丢失的数据包)可能导致现场设备抛出警报。这会导致停止运动;否则，机器就会生产出不需要的零件。一个例子是切割一个圆形:丢失的数据包将导致线性外推，因此圆圈不再是圆形。

当用户看到这些类型的警报时，包含设备的机器面板通常已经构建，并且设备没有完全按照设备用户手册的规定安装或使用。用户可能会发现在项目时间范围内无法进行重大的重新设计，因此需要寻求快速解决方案，而不是根据设备的用户手册重新设计面板来安装设备。

下面是一些在这种情况下可能有用的快速修复方法。其中一些快速修复方法是违反直觉的，比如使用非屏蔽电缆而不是屏蔽电缆。这是因为已经安装了设备但没有按照设备制造商的建议安装的系统具有未知的噪声抗扰特性。

1.哪些修复可以有所帮助?

这种故障排除的第一步是找到一种方法来确定哪些快速修复可能有用，哪些可能没用。

一种方法是找到由主设备或从设备实现的丢包计数器。在安川EtherCAT驱动器中，有一个同步错误计数器，记录每次数据包被丢弃的时间。通过检查这个监控器，用户可以确定这个计数器增加的速度有多快或多慢，从而可以确定快速修复是有助于还是阻碍数据包速率的下降。

如果计数器不可用，则考虑修改主应用程序代码，以便在从现场设备到达响应数据时执行自己的监视。

如果修改主应用程序代码不是一个可行的选项，那么查找驱动器上出现告警的频率，并检查在实现快速修复时告警是否迟早会出现。

2.检查接线、设置

此故障排除的第二步是检查接线错误和通信设置不兼容。网络本身的规格与现场设备中的网络实现之间存在差异，这可能导致通信不兼容。下面是一个清单:

a.检查网络中所有设备的用户手册，确定它们是否支持主机使用的网络通信周期时间。例如:基于以太网的网络可以以31.25us的速率运行，但并不是网络上的所有设备都可以以这个速率运行。125us是当今行业中伺服驱动器最快的通信周期时间，这是安川伺服放大器支持的速率。

b.查看网络中所有设备的用户手册，确认是否存在通信电缆长度限制。基于以太网的网络供应商发布了100米的通信电缆，但并不是所有设备都能够连接到100米，同时仍然保持可用的信号。

c.检查通信线缆接线，确认通信线缆从设备的OUT口插到设备的IN口。

d.检查是否需要安装终端电阻。像CANopen这样的网络在网络的起点和终点都需要一个终端电阻。

e.检查网络安装规范，确定是否需要安装中继器，检查网络中设备数量是否超过最大允许设备数量。在一些网络中，需要一个中继器来实现网络所允许的发布的最大设备数量。

3.尝试快速修复延迟

第三步是实施快速修复。有两种类型:与噪声有关的类型和与延迟有关的类型。

以下是与延迟相关的快速修复方法，在过去曾有过帮助:

a.如果master是基于PC的，关闭一些PC程序可以让处理器使用更多的时间进行网络通信。提高沟通任务的优先级也会有所帮助。

b.修改网络拓扑为线路拓扑，将网络集线器从网络中移除。COTS网络集线器并不总是为工业网络通信而设计，并且会增加网络延迟。即使是工业网络集线器，如果由于噪音而安装不当，也可能导致数据包丢失，因此从系统中取出网络集线器可能有助于网络通信。

c.增加主服务器的通信周期。设置更长的通信周期将为数据包按时到达提供更大的窗口，而不会被认为是丢弃的。

d.检查master的通信周期。在某些情况下，主服务器的基准时间为0.333微秒，并且主服务器用于通信周期的基准时间有一个乘数。在这个例子中，如果倍率是x3，那么通信周期最终是0.999微秒，这与1.000微秒不同。在这种情况下，基本时间可以更改为0.250，通信周期为4倍乘数。

e.修改网络时钟方式。在一些网络中，比如EtherCAT，有不同的时钟同步方法，包括使用主时钟作为网络的参考时钟，或者使用网络上的第一个从时钟作为网络的参考时钟。使用主时钟作为参考时钟可能会导致网络延迟，特别是当主时钟正在执行多个任务时，例如被用作普通PC。切换网络时钟方法，使用网络上的第一个从机作为参考时钟，可以提高网络的同步性，减少网络延迟。

4.尝试与噪音相关的快速修复

在以前的情况下，与噪音相关的快速修复包括:

a.切换到屏蔽通信线缆或非屏蔽通信线缆。许多现场网络都是基于以太网的，如EtherCAT、Powerlink和Mechatrolink。屏蔽以太网电缆在市场上很容易买到(COTS，在当地的电子商店)。如果使用屏蔽通信电缆，但是内部生产的，请检查屏蔽是否连接到连接器的金属部分;否则，表示屏蔽未接地。在某些情况下，将使用屏蔽电缆的系统改为使用非屏蔽电缆可以改善网络通信。

b.通信线缆采用铁氧体芯线。两次穿过铁氧体铁芯(一个循环)与一次穿过铁氧体铁芯相比，可以产生不同的效果。在电缆上放一个芯和在通信电缆的两端各放一个芯也会产生不同的效果。

c.通信线缆长度。由于噪声并不总是容易表征，使用较短的电缆可能会有所帮助，但相反，使用较长的电缆也可能有所帮助。Ether可以在快速修复的情况下进行测试。

d.将网线与承载电源的线缆分开布放。电力承载电缆或主电源电缆、电机电源线等导体会对网线产生干扰。网线与电源电缆或导体之间的间距不小于30cm。

e.在主服务器上启用通信数据重试。如果网络支持在通信周期内重新发送丢失的数据，或者“数据重试”，那么在主服务器中启用此功能将为传输丢失的数据提供额外的机会。像Mechatrolink这样的网络支持将此功能内置到网络中，因此所有Mechatrolink大师都能够轻松使用此功能。

——Derek Lee, Yaskawa America Inc.运动产品工程师由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程，设备工程,Consulting-Specifying工程师,mhoske@cfemedia.com。

关键概念

当运动网络通信包含错误或产生警报时，请考虑:

• 什么有用，什么没用
• 检查接线和设置
• 尝试延迟快速修复和与噪声相关的快速修复。

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这些控制面板通信检测技能也可能有助于分布式控制应用。

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