吴莹莹 佟军
山东中茂圣源实业有限公司
摘要：制浆分厂采用先进的P-RC-APMP工艺和设备，经过洗涤、预浸渍、磨浆、漂白、筛选、浓缩处理，生产游离度在450CSF左右、白度77以上的商品浆。工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制使用PROFIBUS现场总线技术。因线路老化、插针氧化等种种原因，时常造成通讯中断，从而影响设备正常运行。根据实际情况，从设备更新、网络拓扑、信号隔离等几方面对通讯故障进行分析、处理及优化。
关键词：自动化通讯； 制浆造纸
正文：制浆浆系统自木片仓开始，至贮浆塔为止:
木片洗涤组-预浸渍组-高浓磨浆组-高浓漂白组-低浓磨浆组-主筛选组-浆渣再磨组-浓缩组-热回收系统
一、工艺流程及故障现象：（以木片洗涤组为例）
（一）木片洗涤组工艺操作流程及通讯方式
木片洗涤组自木片仓至预蒸仓，主要设备有木片仓、木片洗涤机、木片泵、斜筛、洗涤水槽和滤水螺旋，作用是除去重物，清洁木片，均衡原料水分。木片仓振动仓底可以持续、恒定的卸料将木片稳定的向计量螺旋卸料，并且能够避免木片搭桥。木片由计量螺旋落入木片洗涤机中，被一个转鼓桨叶压入水中搅拌，去除木片中掺杂的重物杂质，进入木片泵。木片由木片泵送到滤水螺旋中，经滤水螺旋滤水后进入浸渍组。
其中，木片仓震动筛、木片泵通过雷诺尔JJR 8000软启动器控制电机。计量螺旋、滤水螺旋通过西门子MM440变频器控制电机。其它设备用西门子SIMOCODE 3UF7控制电机。
（二）操作中的经常出现的通讯故障
1、Time Fault 启动超时
2、Feedback Fault 通讯反馈故障
3、FC Common Fault 变频器故障
4、FC Not Ready 变频器未准备
5、SC Common Fault 电机保护器故障
二、故障分析及处理：
当设备出现Time Fault 启动超时、SC Common Fault 等故障问题时，需要对单个设备电气回路系统进行整体检查：首先要确认设备是否送电；其次确认电机是否损坏；第三可连接SIMOCODE pro 3UF7系统进入后台监控是否控制信号已经由DCS发出并是否接收；第四在确认是通讯故障时进行通讯故障处理，处理方式如下：
（一）当单个设备出现Probus-DP Fault报警时，查看本体及上一级DP接线是否有松动现象，紧固端子；查看连接SIMOCODE pro 3UF7系统进入后台监控是否控制信号已经由DCS发出并是否接收。如果是变频器设备，查看变频器是否有报警信息，MM440设备经常出现F0070通讯故障报警，一般更换通讯板件即可解决问题。在更换通讯板件时，需要将地址码调节至和原地址相同。
（二）当整个系统组电机设备出现通讯故障问题时，需要根据通讯网络拓扑找到第一个故障设备，再按照单个设备故障处理方式解决问题。若是通讯中断问题，则要系统检查DP线、DP头、检测通信信号是否减弱等故障点。根据生产需求、故障维修率及设备升级情况，对制浆系统整套自动化网络通讯系统进行了优化。
1、设备升级改造：电机保护器由原来的西门子SIMOCODE pro 3UF5升级为SIMOCODE pro 3UF7系列。
优点：通过总线把整个电机起动器集成到过程控制中，大大降低了电机起动器和PLC之间的接线费用；通过起动器中可组态的控制和监控功能，分布式控制自动化过程，节省了自动化系统中的资源，即使在PLC或总线系统发生故障的情况下，也能保证起动器的全面功能性和保护：反时限怪过载保护、电机的热敏电阻保护、相故障/相不平衡保护；通过采集和监控起动器和过程控制系统中的运行、维护和诊断数据，提高了系统的可用性及维护和维修的友好性：使用SIMOCODE pro，可利用不同的运行、维修、和诊断数据帮助即使检测可能的故障，通过预防性措施预防故障的发生。在故障情况下，可以非常快速的诊断、定位和纠正故障，几乎没有停机时间或者停机时间非常短；高度模块化是用户可以对每台电机起动器完善的实现针对设备的特殊要求；SIMOCODE pro系统为每一类客户应用提供功能上分级、节省空间的解决方案；用软件代替控制电路硬件，减少所需要的硬件零件和接线数量，因此降低了库存管理的费用以及可能的接线错误。
2、根据制浆系统中的多组子系统，通讯系统也相对应的制定了网络拓扑升级：原有网络拓扑，自西门子PLC-400出来两路通讯路径，通过PROFIBUS DP线至MCC室控制柜，第一路通讯通过PROFIBUS DP线和DP头串联1P1-2P2四个功率在220kw以上的电机控制柜；第二路PROFIBUS DP线串联3P1-3P8,4P1-4P8共16个较小控制柜，而每个控制柜内又串联至少6个电机控制单元。冗繁的网络结构，易造成当链路中某单个设备PROFIBUS DP头或PROFIBUS DP线出现通讯故障时，会造成网络大面积的通讯故障。
对通讯网络拓扑进行了升级改造，现在使用的通讯网络拓扑中增加了两个西门子RS485中继器。RS485中继器上下分为两个网段，原有西门子PLC-400出来两路通讯路径，第一路经过中继器A1/B1后，分为A2/B2?链接1P1-1P2配电柜，和A2’/B2’链接2P1-2P2配电柜；同理第二路经中继器A1/B1后分为两个是网段，A2/B2?链接3P1-3P8配电柜，和A2’/B2’链接4P1-4P8配电柜。
RS485中继器具有信号放大、隔离、再生功能，并且能够进行网络拓扑，避免了单个设备通讯中断造成的多个设备通讯故障，降低了大面积通讯故障问题。
3、完善接地系统，解决通信信号干扰问题。
防止静电干扰：静电是干扰固体电子设备的正常工作。通过接地可以将由于摩擦等产生并积蓄的静电尽快释放到大地，防止静电干扰引起的事故和破坏
防止电磁干扰：外部电磁干扰能够使电子设备产生误动作，或干扰电缆传输的信号，影响传输信号质量，这可以通过将电子设备的屏蔽外壳和电缆屏蔽层接地来降低或消除外部电磁干扰的影响。另外为防止电子设备产生的高频能量泄流到外部，而对其他设备造成干扰，也应进行接地。
形成干扰的基本要素有三个：（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传?播路径是通过导线的传导和空间的辐射。（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。
在电子通讯系统设计中，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。
结束语：PROFIBUS总线技术是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。对通讯故障处理时，要理论联系实际，仔细观察，认真分析，从实际情况出发，找出故障原因并进行相应处理。
参考文献：
1、 Sampson.cui 【西门子技术π-PLC通信原理探秘]】Profibus通讯中断故障分析及解决
2、黎洪生、王力 中国科技论文在线 浅谈SIMOCODE 3UF7在DCS系统中的应用
3、西门子（中国）有限公司工业自动化与驱动技术集团客户服务与支持中心自动化系统技术资源