张刚
国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司 839000
摘要：随着电子技术飞速的发展，各行各业都在享受着电子科技带来的红利。现代自动化工业离我们也越来越近，近年各行业竞争日益激烈，在同样的生产工艺下，自动化水平高的就有了比较大的竞争优势。在火力发电行业使用自动化是较早引入自动化的行业，火力发电自动化为了节约建造费用一般是由主系统加辅机系统组成，为了各系统之间能够实现互联互通，就需要现场总线通讯技术，通讯是否顺畅直接影响了机组是否能够安全运行。本文就如何保障工业总线通讯正常工作进行了研究。
关键词：自动化工业 工业总线通讯 保障
一、引言
自动化在现代工业的运用日益普遍，究其原因还是自动化既可以节约人力支出，还提高了效率。自动化在如何能满足实现自动生产的前提下，在众多自动化系统中挑选性价比较高的工作方式，就需要自动化工程师做出重要的抉择了。在火力发电行业锅炉和汽机重要的设备控制通常选择控制性能较为先进的DCS系统，辅机系统中的水处理、煤仓供应系统、电除尘等就选用性价比较高的PLC系统。这些系统之间彼此依存，一些生产数据需要共享，这时就需要工业总线通讯技术将彼此联系起来。由于DCS系统的费用普遍比PLC系统费用高，为了实现降低自动化建造费用，通过工业总线技术就省去了辅机系统使用DCS系统部分费用。为了让所有系统为生产正常的服务，通讯网络的维护就显得尤为重要了。
二、依据本厂使用设备的案例进行分析：
1、为了能够利用有限的文字将要分析的内容表述清楚，本案例选用我厂二期脱硫控制系统进行分析。
控制器 CPU为 ABB AC800F 802F控制器，DP通信模块采用的串联接线方式，接线顺序依次为ABB FI830F、ABB RLM01 、ABB CI840A、电除尘系统西门子PLC 200 CPU 224XPCN、EM277、一次通过DP总线，连接了两套除尘系统。分别是：
（1）电除尘系统：控制器为PLC200 CPU 224XPCN、EM277。
（2）脱硫消化器系统：控制器为PLC200 CPU 224XPCN、EM233、EM231、EM231、EM232、EM232、 EM277。
连接三套系统的DP线走向自ABB DCS最后一个CI840节点串接至电除尘系统的EM277模块再串接至脱硫消化器EM277模块。通讯线以串接方式，在末端并联120欧姆电阻，未形成环路，在ABB DCS RLM01处也未设冗余模块。
二期脱硫岛在正常投产后偶尔会出现DCS节点连接断开的故障，同时电除尘系统和消化器系统断开连接，出现此故障后一般都是短暂的，但是会导致脱硫系统关键设备高压水泵停运导致脱硫系统不能正常运行。这个故障出现后，一般在重启ABB DCS控制器后正常，在未找到真实原因之前，此故障出现没有规律可循。此故障初期一年之内只会出现两三次，而且维持时间短暂，不会影响环保数据小时数据。在去年3月故障率突然增加，一天之内连续出现，严重影响了脱硫系统的正常运行，频繁启动DCS控制器也不能解决故障现象，ABB RLM01 故障灯指示持续存在闪烁现象，说明故障原因一直没有排除。这个问题困扰了近一个星期左右，通讯故障灯持续闪烁。经过长时间排查发现脱销系统的EM277模块的故障灯偶尔会亮一下，这说明故障的根源就在两处故障灯亮的地方之间的一个，ABB DCS在我厂控制器数量较多，常年使用还未出现过通讯模块损坏的情况，3号脱硫岛仅仅运营了5年应该不会出现ABB RLM01 、ABB CI840A这两个模块发生故障，按照经验出现故障的可能只有DP接头出现故障，或者接头松动。
由于尚不清楚故障的源头在哪里，最初的做法就是逐步排查，更换所有DP接头，然后紧固螺丝，处理好线头的屏蔽层防止短接信号线。至此故障依然没有排除，将故障重点的放在了消化器系统上，消化器系统在就地控制是PLC200各模块工作正常，与触摸屏485通讯正常，推断可能是EM277模块故障，更换此模块后故障现象依然存在，ABB RLM01故障指示灯偶尔还是会闪烁，但是各项设备控制不受影响，说明通讯故障隐患始终未排除，后经过西门子官方网站贴吧讨论，EM277模块在PLC200 CPU后串接模块较多的时候，应把EM277模块紧挨着CPU的后面，虽然贴吧没有理论基础支持，但是本人推断，虽然每个模块都由单独的24V供电，但是每个模块的排线依次串接，消化器控制柜安装位置在工作现场，灰尘较大，工作环境相对复杂，各模块内部有积灰现象，即使定期吹灰清扫，难免有沉淀在里面的泥灰难以用气压吹扫干净，在这种情况下积灰难免对电路有影响。在消化器设备停运时，将控制电源断电，因西门子PLC200编程不需要硬件组态，各通道是自适应的，所以在不打乱其他模块的顺序时，直接将EM277模块挪在CPU后面，其他模块按照原先的顺序放在EM277的后面，恢复送电后，各设备启动正常，触摸屏参数正常，再次观察ABB RLM01故障指示灯恢复正常，至此终于将此故障排除，经过近一年的观察后再未出现DP通讯故障。经过以上故障经验，通讯网络就好似人体的神经系统一样，平时维护多将注意力放在了各系统模块和网络交换机等硬件维护上，由此提醒现场维护的技术人员，设备维护不能拘泥于现状，要举一反三，对建厂设计的网络布局和构架是否合理性进行全面排查，防止类似事故再次发生。
三、自动化系统之间的通讯网络对生产的影响分析：
在我厂类似以上的通讯方式使用普遍，DCS与小型PLC之间建立通讯既是出于性价比方面的考量，也是便于对辅机系统的维护。在正常生产时，大部分辅机系统并不会如主系统控制的设备一样，只要生产线开着，重要设备就始终在运转，辅机系统只需要在工艺的某个环节需要开启的时候才会开启，甚至是在条件允许的情况下，一定的时间不运行对发电机组也不会产生影响，在这种情况下，辅机系统出现故障就可以单独将其独立出来维修，辅机系统可以独立的组态、下装，甚至更换硬件模块、满足生产需求扩容都可以，预备工作充足时短时间停运对主系统也不会产生任何影响。
在生产现场由于各种原因，DCS主系统和辅机PLC系统往往不是一个品牌的系统，例如来自不同的厂家供应的设备，各厂家对不同的系统熟悉程度不同或者合作厂商不同，都选择的性价比高自己熟悉的系统，这就造成了生产现场辅机系统种类较多的现象，所有的控制系统都支持DP协议，彼此之间通讯无碍。现场的维护人员若要很好的维护现场设备，就必须对这些系统运用熟练方可，由此对现场维护人员的技术要求较高，技术人员的一个误操作甚至会导致全厂停机，企业需要在这方面对相关人员进行多年的培养方能胜任此项工作。
结语
随着自动化在各行业普遍得到运用和发挥作用，自动化在现代生产中正发挥着不可忽视的力量，在我国各产业高速发展的红利中，自动化设备制造商也越来越多，各系统之间不再只是通过硬接线存在联系，DP通讯、以太网通讯的应用更加普及和方便，特别是对自动化工程师在通过不同系统之间进行通讯时，在运用这些通讯方式后节约了很多硬件费用的预算，在通讯组态时也简单直观。于此同时对自动化系统通讯的网络硬件要求也越来越高，运用的老牌工业品牌设备较多，国产自主设备也得到了一定的市场空间，但还需要时间的验证它的可靠性，相信随着时间的考验也会逐步得到市场的认可。自动化系统的通讯在提升控制系统在工业生产行业竞争力的同时，对自动化工程师的技术要求也在逐步的提高，人员只有与时俱进的提升相关技术水平，才能更好的运用现代化技术服务与当代工业，为提高现代化工业的可靠性出一份力。
参考文献
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