某項目DCS與ACC系統通訊跳躍故障處理方案研究

陳亮亮 吳斯鵬 王高尚

關鍵詞：通訊干擾;自動燃燒控制系統;通訊串聯網絡

0引言

浙江省某縣級市Y市的垃圾焚燒發電廠規模為4臺750t/，垃圾焚燒爐，日處理Y市周邊生活垃圾3000t;此電廠中控系統配置艾默生DCS系統，垃圾焚燒爐排配套使用上海康恒公司及日立造船公司提供的行動式高壓損爐排，每臺焚燒系統的控制系統配置西門子S7-300PLC系統，同時設置4組通訊卡件DP-Coupler分別與DCS控制系統進行Profibus-DP通訊。在PLC與DCS通訊過程當中，發現通訊信號會經常出現信號跳躍波動，造成DCS接收的信號不穩定，嚴重影響了爐排的操作和畫面的穩定性。本文對此項目通訊信號跳躍現象進行分析和研究，為后續與DCS廠商的通訊配合提供有效的參考方案。

1背景

此項目DCS通訊卡件配置方案為使用串聯連接通訊（即通過一根DP電纜進行多串口連接各個系統），相應DP通訊卡件對應串聯連接的系統分別為燃燒器系統、激波吹灰器系統、自動燃燒控制系統（ACC）、蒸汽吹灰器系統、輸灰輸渣系統等5個獨立系統。其中ACC系統設置2套PLC的CPU（系統內CPU之間進行通訊）：A組CPU連接ACC系統的主控機，主要用于內部ACC工藝數據運行與計算;B組CPU用于爐排邏輯位控制，接受A組CPU的運算結果，并帶動4個DP-Coupler與DCS進行通訊，接受DC采集的相關工藝參數以及發出自動燃燒控制系統對于風門及閥門的控制命令，包括信號采集交互。另外此項目DCS系統、ACC系統和電氣系統共同連接一個接地大網絡。

2故障典型特征

DCS系統與ACC系統通過匹配相關設備以及設置相關參數，成功建立通訊（在DCS及PLC通訊模塊均顯示正常，無任何錯誤代碼及錯誤指示）。ACC系統的PLC側送至DCS的數據包經過解碼，發現實際數據交換時，開關量信號的高電平會間斷性且無規律變為低電平，但低電平信號不會跳變為高電平，跳變保持時間不定;模擬量信號直接會出現中斷為0的情況;這種不規律性傳輸信號中斷、跳躍，如圖1所示，造成相關設備運行聯鎖信號中斷、跳躍，從而使焚燒系統設備運行中斷，嚴重影響電廠正常運行。

信號中斷、跳躍時查看DCS系統及ACC系統PLC的運行狀態，均無故障及錯誤指示出現，且雙方通訊正常。此情況不定期出現，無法有效預防。3故障原因分析

針對通訊傳輸信號不定期無規則中斷、跳躍事件，立即組織熱控技術人員、DCS工程師、ACC系統工程師就此問題進行分析，結合該項目自動燃燒控制系統配置情況（圖2）以及現場配置情況分析，經討論列出以下內容：（1）DCS及PLC通訊配置問題;（2）DP通訊串接5個系統問題;（3）接地網絡干擾問題;（4）PLC通訊模塊DP-Coupler通訊數據較長，接近通訊字最大長度;（5）通訊電纜敷設路徑受到電氣干擾問題等?？傊祟愅ㄓ崋栴}分析應按照由易至難、由簡至繁的相關原則進行，進行多方位嘗試，避免放掉任何一個有可能引起故障的細節。

4存在問題及解決方案

（1）DCS系統及PLC系統通訊配置問題

由于通訊建立正常，僅為信號中斷、跳躍問題，因此首先檢查DCS及PLC相關通訊參數配置問題，根據相關配置以及以往項目案例檢查，通訊配置無誤;不同的是，該項目ACC配置的通訊模塊DP-Coupler通訊字長為255字（最大通訊字長為256字），懷疑通訊字長過長，因此重新配置DCS及PLC通訊字長，減少為30字;并根據情況更換DCS系統的DP通訊卡件;雙方變更之后進行測試，發現通訊依然存在相關問題，并無改善。

（2）DP通訊串接5個系統問題

該項目DCS系統的DP通訊卡件設置為一個DP端口通過一根DP電纜串接燃燒器系統、激波吹灰器系統、自動燃燒控制系統、蒸汽吹灰器系統、輸灰輸渣系統等5個獨立系統。檢查確認該DP串接中其他4個系統通訊正常，且自動燃燒控制系統（ACC）配置在第2位置（屬于中間位置），排除DP串接是引起相關信號中斷、跳躍的因素。

（3）接地網絡干擾問題

由于相關設計，DCS系統、ACC系統和電氣系統共用一個接地大網絡，但是實際檢測發現DCS端接地網絡良好，且與其他系統通訊正常。因此檢查自動燃燒控制系統側相關接地，由于附件電氣設備較多，因此根據判斷將ACC系統的至大接地網絡的接地線切斷，直接設置單獨接地線及接地裝置（接地電阻滿足要求），并將DP電纜兩端DP接頭的屏蔽層檢查整改，滿足接頭屏蔽要求;經整改后進行測試，通訊依然存在相關問題，并無改善。

（4）通訊電纜敷設路徑受到電氣干擾問題

DCS系統與ACC系統通訊DP電纜敷設路徑存在很多電氣電纜，且沿途有多處運轉的電氣設備，由于DP通訊串接5個系統中4個系統均正常，且自動燃燒控制系統處于中間位，因此該情況也可初步排除，但為了一步步檢查解決問題，單獨從DCS通訊口臨時設置DP雙絞線電纜以及光纖，分別進行測試，通訊依然存在相關問題，并無改善。

根據通訊存在的中斷、跳躍相關問題，進行了逐項檢查確認，并未得到任何改善。因此再次檢查相關DCS及PLC配置情況：DCS系統通訊配置各個系統的PLC，并進行分配相關Profibus-DP通訊地址，查看此項目ACC系統通訊地址，設備站地址分別為9～12，查看以往項目案例通訊DP站址較大，故此將本項目DP通訊站址設置按照站址20～23進行配置（DCS及自動燃燒控制系統PLC配置均按照20～23進行對應配置），進行檢測觀察發現傳輸信號中斷、跳躍問題解除，并持續跟蹤2h，再未出現相關問題，通訊數據正常。反觀DCS系統相關通訊以及以往項目經驗，建議DP地址0～10一般作為主站或其他使用，從站地址從10之后開始（如無特殊要求）。

5運行效果

自DCS系統與ACC系統解決通訊問題后，相關數據傳輸正常，無任何波動出現;ACC系統投入穩定，其控制下的各個焚燒設備控制正常，運行穩定，確保了垃圾焚燒電廠4爐2機的順利運行，至此標志著Y市垃圾焚燒發電廠建成投產。

圖3所示為穩定運行后相關數據參數并未出現信號中斷、跳躍的情況。

6結束語

本文通過對該項目通訊信號跳躍故障的分析及問題解決，為后續PLC與艾默生DCS通訊提供了一個有效的參考方案，與艾默生DCS通訊配置站址時，根據艾默生通訊卡件的特點，建議配置站址大于20，這樣更有利于通訊穩定，并且通訊電纜不應與動力電纜同橋架敷設，以避免信號干擾。

針對此類型問題，本文建議在與DCS廠商通訊配合的時候，應該先行與DCS廠商溝通確認其通訊卡件的特點，提前確認是否有特殊通訊要求，以避免發生類似問題而影響工程進度。