許帥

1 故障情況

某水泥廠位于伊拉克中南部的納杰夫省，水泥粉磨采用六磨輥水泥輥磨，潤(rùn)滑油站系統(tǒng)由張緊液壓油站、減速機(jī)油站和磨輥油站組成。自2016 年10月水泥輥磨投入運(yùn)行以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，但輥磨系統(tǒng)的幾臺(tái)油站控制箱的通訊模塊以及主控制柜的通訊模塊經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的通訊故障，通訊模塊報(bào)警燈常亮，造成系統(tǒng)停機(jī)，影響了水泥輥磨的正常運(yùn)行。

2 系統(tǒng)配置

圖1為系統(tǒng)通訊配置圖，從圖1可以看出，現(xiàn)場(chǎng)電氣控制部分由主PLC、主I/O模塊控制柜、油站電機(jī)MCC 控制柜、張緊液壓站遠(yuǎn)程I/O 控制箱、磨輥潤(rùn)滑油站遠(yuǎn)程I/O控制箱以及減速機(jī)潤(rùn)滑油站遠(yuǎn)程I/O 控制箱組成。其中，主PLC、主I/O 控制柜及電機(jī)MCC柜安裝在單獨(dú)的現(xiàn)場(chǎng)控制室中，其他5臺(tái)油站（其中有3臺(tái)磨輥油站，承擔(dān)了6個(gè)磨輥軸承的潤(rùn)滑）控制箱分布在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備旁邊，最遠(yuǎn)的一臺(tái)磨輥油站距離主PLC控制柜約有30m，通訊電纜均敷設(shè)在單獨(dú)的電纜橋架內(nèi)。主PLC 控制柜CPU 模塊的型號(hào)為西門子317-2DP；主I/O 模塊及MCC 柜、各油站遠(yuǎn)程I/O控制箱作為主PLC的遠(yuǎn)程站，主I/O模塊及遠(yuǎn)程I/O模塊、通訊模塊為菲尼克斯系列模塊；各遠(yuǎn)程站各自配置單獨(dú)的通訊模塊，在主程序硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)通過(guò)通訊模塊的MAC地址對(duì)IP地址進(jìn)行識(shí)別；通訊采用TCP/IP 協(xié)議，通過(guò)CAT5 通訊線將各個(gè)點(diǎn)連接到柜內(nèi)的中心交換機(jī)上；柜內(nèi)中心交換機(jī)通過(guò)光纖連接到中央控制室的主交換機(jī)上，同DCS系統(tǒng)的主網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。

圖1 系統(tǒng)通訊配置圖

3 通訊故障產(chǎn)生的原因

通訊故障的出現(xiàn)沒(méi)有規(guī)律性，主I/O 通訊模塊及MCC 柜通訊模塊、各遠(yuǎn)程站通訊模塊都出現(xiàn)過(guò)通訊中斷，紅色報(bào)警燈亮；每次故障出現(xiàn)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏復(fù)位均不起作用，需要對(duì)有報(bào)警功能的通訊模塊重新斷電后才能消除故障。經(jīng)分析，這種故障主要由以下原因造成：

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線電纜及插頭引起總線通訊故障。現(xiàn)場(chǎng)各油站控制箱同主PLC 柜通訊的傳輸介質(zhì)為PHOENIX CAT.5 專用通訊電纜，電纜兩端連接西門子RJ45 水晶插頭，直接插入到通訊模塊RJ45 插口。由于通訊電纜硬度較大，通過(guò)水晶插頭接入通訊模塊一段時(shí)間后，水晶插頭會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)情況，如果誤碰會(huì)造成插頭虛接，導(dǎo)致通訊瞬間中斷。

（2）通訊模塊自身缺陷造成通訊中斷。

（3）控制柜內(nèi)通訊模塊供電電源不穩(wěn)定造成通訊中斷故障。

（4）空間輻射或外線路電磁干擾造成通訊中斷故障。

（5）主PLC 控制柜內(nèi)的交流進(jìn)線、電機(jī)回路和通訊電纜在柜內(nèi)共用地線，地線存在阻抗，當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，在地線上產(chǎn)生電壓，從而產(chǎn)生了地線環(huán)路電流，干擾了通訊線路的正常工作。

4 處理措施

（1）現(xiàn)場(chǎng)各油站遠(yuǎn)程控制站及MCC 柜的CAT5通訊線在冬季時(shí)硬度較大，在主控柜中心交換機(jī)的插口上偶爾出現(xiàn)虛接，造成通訊中斷。針對(duì)此情況，我們采用菲尼克斯配線架，并將外部進(jìn)柜的CAT5通訊線全部采用螺絲連接，用CAT5軟線連接配線架和交換機(jī)插口。

（2）重新制作現(xiàn)場(chǎng)控制箱和主控制柜的接地及各通訊電纜的屏蔽層接地。在主PLC柜內(nèi)，將通訊線路的接地線同交流電路的地線分開(kāi)，單獨(dú)從外部接入地線，以免地線噪聲影響通訊線路正常工作。

（3）將通訊線路的水晶頭全部更換為屏蔽型，水晶頭以及CAT5配線架上的金屬部分與通訊電纜屏蔽層壓接良好，同時(shí)把中心交換機(jī)的外殼與通訊線路引入的地線相連。

（4）針對(duì)一段時(shí)間內(nèi)主I/O柜頻繁出現(xiàn)通訊故障報(bào)警的情況，更換主控柜的通訊模塊。

（5）對(duì)各控制箱的通訊模塊電源接線進(jìn)行檢查，防止因電源接線閃動(dòng)造成通訊中斷。

（6）現(xiàn)場(chǎng)各遠(yuǎn)程站到主控柜的通訊線敷設(shè)方式為分層單獨(dú)電纜橋架敷設(shè)，距離動(dòng)力電纜橋架約200mm，動(dòng)力電纜對(duì)通訊線路產(chǎn)生電磁干擾的可能性很小。但我們對(duì)控制室內(nèi)電纜溝電纜走向檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，有一段通訊電纜同動(dòng)力電纜存在交叉現(xiàn)象且無(wú)法單獨(dú)分開(kāi)，存在干擾通訊信號(hào)的可能。我們把各個(gè)進(jìn)主控柜的通訊電纜在進(jìn)入控制室時(shí)采取在墻上穿管敷設(shè)的方式，保證了在進(jìn)入主控制柜時(shí)同動(dòng)力電纜完全隔離。

通過(guò)采取以上措施，液壓站運(yùn)行至今，未再出現(xiàn)過(guò)因通訊中斷故障造成的系統(tǒng)停機(jī)。