制絲生產線香料廚房網絡閃斷故障案例分析

楊云超

摘 要：制絲工藝是卷煙加工過程中影響產品內在質量的關鍵因素，而香料廚房是卷煙加香加料和混絲加香過程重要控制工序，以達到調味、增香、保潤、防霉、助燃等作用。同時通過對加料量、加料精度誤差的精確控制，使在制品滿足各項工藝指標。目前，制絲車間日常加料作業主要采用遠程加料模式，通過PROFIBUS-DP網絡連接子站及元器件。由于使用時間長，在生產過程中出現網絡閃斷，造成香料廚房與生產設備的通訊中斷，產生故障停機，嚴重影響產品質量。本文通過對香料廚房底層控制網絡的改進與優化，提高了網絡通訊質量，減少了網絡閃斷現象的發生。應用效果表明，優化后的PROFIBUS-DP網絡的穩定性得到了大幅提高，網絡閃斷現象得到了有效的抑制與減少。

關鍵詞：香料廚房；網絡閃斷；PROFIBUS-DP

制絲加香加料工序是卷煙加工過程中的重要工序，通過對物料流量的跟蹤、配比，精確控制加料量與加料精度誤差，從而保證成品卷煙的感官質量以及品吸感受。目前制絲車間香料廚房主要負責葉片松散回潮加水、葉片潤葉加料、白肋煙加里料、表料，梗絲加料、梗絲加香，混絲加香等工序的加料加香作業，而香料廚房遠程加料的各子站通過PROFIBUS-DP連接。隨著設備使用壽命的增長，基礎硬件及周邊環境的不穩定，PROFIBUS-DP網絡固有缺陷逐漸顯現，網絡通訊質量嚴重下降，生產過程中的網絡閃斷頻繁出現，最多一天出現5次，嚴重影響車間優質品率。

1 存在問題

1.1 網絡干擾大

香料廚房于2007年進行了異地技改，由于施工原因，香料廚房電控布線的橋架中，動力電纜與網絡線纜混在一起，對網絡通訊產生了嚴重干擾。同時，香料廚房共有10臺變頻器，均通過PROFIBUS-DP進行連接。隨著后期改造、大功率設備的增多，會通過電源干擾、空間輻射干擾等影響通訊系統。而且，變頻器到加料電機所連接的電纜為非屏蔽電纜，變頻器與變頻器間也未安裝等電位導體。因此，在實際生產過程中，網絡干擾隱患重重。

1.2 網絡連接元器件老化

香料廚房網絡內共有2段DP網段，用以連接各個子站、流量計、變頻器、FESTO閥島等共計45件網絡元器件（不含PA網絡元器件）。而這些元器件中，如子站、閥島是通過專用的總線連接器連接，變頻器、流量計等則是DP網線直連元器件接線端子。長時間使用后，直連設備的接線端子會老化松動，造成接線虛或是出現網線銅芯斷裂等現象。

而且，先前技改時所用的PROFIBUS-DP插頭為快裝接頭，卡扣式，該型號插頭安裝方便，但容易老化、干裂。PROFIBUS-DP插頭老化后接線容易松動、斷裂，再加上現場設備震動較大，極易導致PROFIBUS-DP網絡出現通訊故障，從而影響整個生產線的正常運行。

1.3 網絡傳輸距離過長

由于加香加料各工藝段位于車間不同位置，按照距離遠近，香料廚房遠程加料各子站順序圖如下所示：

在整個網段內，子站間的傳輸距離過長，極易造成信號衰減，影響網絡通訊質量。雖然可以通過降低網絡通訊速率保障通訊質量，但由于香料廚房數據交換量大，網絡通訊速率已降至512 Kb /s下限。且在512Kb/s時允許的最大長度為400 m，而最后一個子站與主控柜之間的PROFIBUS-DP通訊線纜長度為560多米，遠遠大于允許長度。

2 改進方法

2.1 規范布線方式，更換防屏蔽電纜

通過分析可知，動力電纜與通訊線纜同在一橋架內，極易產生干擾。因此，利用停產檢修，將網路橋架打開后，對于通訊網線，單獨嵌套小橋架，并加蓋板封閉，無法分線槽布線的則盡量隔離；同時，更換變頻器至加料電機電纜，全部更換為帶金屬屏蔽層的屏蔽電纜；最后，在主電控柜內增設等電位導體，進一步減少干擾。

2.2緊固網絡接線，更換總線連接器

嚴格按照作業指導，緊固流量計、變頻器等元器件的DP接線，尤其注意屏蔽層是否完好。同時，對所有的總線連接器、FESTO閥島總線連接器進行逐一排查，打開塑料外殼，檢查內部接線情況，發現插頭老化、龜裂，立即更換，銅芯斷裂則重新剝制網線。將總線連接器全部更換型號為6ES7 972-0BA52-0XA0的總線連接器。

2.3增設中繼器，對網段進行隔離，減少干擾

通過網絡硬件組態的在線檢測，我們發現了設備頻繁掉線的網絡設備（松散回潮至梗絲加料節點），在其網絡節點處增設中繼器，通過對網段進行隔離，減少網段之間的電磁干擾，同時可以放大網路信號，提高通訊質量。

3 改進效果

上述措施實施完成后，我們對香料廚房網絡情況進行為期一個月的跟蹤觀察，在此期間均未出現間隙性、無規律閃斷問題，網絡通訊質量提升明顯，網絡故障停機次數由平均5次每月減少為0次，提高了網絡的可靠性和抗干擾能力。

4 結束語

通過對香料廚房網絡閃斷案例的分析、解決，我們發現現場總線 PROFIBUS系統的不穩定與基礎硬件條件、周圍的環境有很大關系。雖然網絡閃斷發生時，沒有任何預兆，讓電氣維修人員摸不著頭腦，但是通過監控軟件（網絡硬件組態監控）或設備確定閃斷地點以及基礎硬件的排查，能夠發現問題的端倪，從而更加針對性地進行下一步排查。同時，要提高現場總線PROFIBUS 的可靠性，一方面要求現場總線PROFIBUS的質量和相關設備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強現場總線通訊的穩定性。

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