水泥輥磨油站通訊故障的處理

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，潤滑油站系統由張緊液壓油站、減速機油站和磨輥油站組成。自2016 年10月水泥輥磨投入運行以來，設備運行穩定，但輥磨系統的幾臺油站控制箱的通訊模塊以及主控制柜的通訊模塊經常出現無規律的通訊故障，通訊模塊報警燈常亮，造成系統停機，影響了水泥輥磨的正常運行。

2 系統配置

圖1為系統通訊配置圖，從圖1可以看出，現場電氣控制部分由主PLC、主I/O模塊控制柜、油站電機MCC 控制柜、張緊液壓站遠程I/O 控制箱、磨輥潤滑油站遠程I/O控制箱以及減速機潤滑油站遠程I/O 控制箱組成。其中，主PLC、主I/O 控制柜及電機MCC柜安裝在單獨的現場控制室中，其他5臺油站（其中有3臺磨輥油站，承擔了6個磨輥軸承的潤滑）控制箱分布在現場設備旁邊，最遠的一臺磨輥油站距離主PLC控制柜約有30m，通訊電纜均敷設在單獨的電纜橋架內。主PLC 控制柜CPU 模塊的型號為西門子317-2DP；主I/O 模塊及MCC 柜、各油站遠程I/O控制箱作為主PLC的遠程站，主I/O模塊及遠程I/O模塊、通訊模塊為菲尼克斯系列模塊；各遠程站各自配置單獨的通訊模塊，在主程序硬件結構內通過通訊模塊的MAC地址對IP地址進行識別；通訊采用TCP/IP 協議，通過CAT5 通訊線將各個點連接到柜內的中心交換機上；柜內中心交換機通過光纖連接到中央控制室的主交換機上，同DCS系統的主網絡進行連接。

圖1 系統通訊配置圖

3 通訊故障產生的原因

通訊故障的出現沒有規律性，主I/O 通訊模塊及MCC 柜通訊模塊、各遠程站通訊模塊都出現過通訊中斷，紅色報警燈亮；每次故障出現時，在現場觸摸屏復位均不起作用，需要對有報警功能的通訊模塊重新斷電后才能消除故障。經分析，這種故障主要由以下原因造成：

（1）現場總線電纜及插頭引起總線通訊故障。現場各油站控制箱同主PLC 柜通訊的傳輸介質為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，通過水晶插頭接入通訊模塊一段時間后，水晶插頭會出現松動情況，如果誤碰會造成插頭虛接，導致通訊瞬間中斷。

（2）通訊模塊自身缺陷造成通訊中斷。

（3）控制柜內通訊模塊供電電源不穩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 控制柜內的交流進線、電機回路和通訊電纜在柜內共用地線，地線存在阻抗，當電流流過地線時，在地線上產生電壓，從而產生了地線環路電流，干擾了通訊線路的正常工作。

4 處理措施

（1）現場各油站遠程控制站及MCC 柜的CAT5通訊線在冬季時硬度較大，在主控柜中心交換機的插口上偶爾出現虛接，造成通訊中斷。針對此情況，我們采用菲尼克斯配線架，并將外部進柜的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插口。

（2）重新制作現場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，將通訊線路的接地線同交流電路的地線分開，單獨從外部接入地線，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，同時把中心交換機的外殼與通訊線路引入的地線相連。

（4）針對一段時間內主I/O柜頻繁出現通訊故障報警的情況，更換主控柜的通訊模塊。

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

（6）現場各遠程站到主控柜的通訊線敷設方式為分層單獨電纜橋架敷設，距離動力電纜橋架約200mm，動力電纜對通訊線路產生電磁干擾的可能性很小。但我們對控制室內電纜溝電纜走向檢查時發現，有一段通訊電纜同動力電纜存在交叉現象且無法單獨分開，存在干擾通訊信號的可能。我們把各個進主控柜的通訊電纜在進入控制室時采取在墻上穿管敷設的方式，保證了在進入主控制柜時同動力電纜完全隔離。

通過采取以上措施，液壓站運行至今，未再出現過因通訊中斷故障造成的系統停機。