铝电解槽控机通讯故障的原因及处理方法

曹亚玲　张　涛

摘要：本文主要从铝电解槽控机的通讯故障原因分析、槽控机通讯故障解决措施两方面来论述。

关键词：铝电解槽控机通讯故障

一、前言

铝电解生产系列是由多台串联式直流铝电解槽组成。目前，铝电解自动控制系统采用先进的现场总线技术和网络通信技术将槽控机设计为多CPU网络体系结构，按照采样、操作、解析与显示相对独立的功能设计数个智能化的功能电路板。CAN总线是由德国Bosch公司为汽车的监测和控制系统而设计的总线式串行通讯网络，适用于工业过程控制主设备和监控设备之间的互联。CAN可以多种方式工作，网络上任意节点均可主动向其它节点发送信息。CAN采用短帧结构，每一帧为8个字节，保证了数据的出错率极低，被公认为最有发展前途的现场总线之一。其传输介质可用双绞线、同轴电缆或光纤，通讯速率最高达1Mbps，传输距离可达10kin。该控制系统由槽控机、通讯设备、接口机、管理机等几部分组成，在工作站与现场之间，系统采用光纤进行数据传递。光纤通讯与CAN总线相结合可以从根本上提高通讯的速度，从而实现对设备的实时控制，采用光纤传输，可明显降低信号的衰减程度．提高信号质量、解决传输过程中容易失真和抗干扰性差等问题。

二、通讯故障原因分析

在管理机、分配器与槽控机通讯过程中，问题较为突出，具体表现为：单槽无通讯、多槽无通讯、工区无通讯等几种。由于现阶段槽控机采用独立CPU进行作业，在无通讯状况下，现场生产不会立即发生重大的故障，但通讯故障的发生影响到了参数下发、语音报警、数据采集与汇总、报表生成等一系列问题，客观上对生产造成了严重影响。

当单槽或系列发生无通讯故障时，监控系统无法实时对生产数据及控制参数进行采集，更不能保证对生产进行有效的调整和控制。在无通讯故障得到解决之后，往往是该车间、工区、单槽的电压颇高，其系列电流会受到很大的影响，而电流的降低更会恶化铝电解自适应控制系统对槽况的控制，从而带来更多的效应，这样会进入一个可怕的恶循环过程。综上所述，当无通讯故障发生时，控制效果、控制精度都会受到干扰，随故障持续时间的增长，槽况恶化的程度也随之增加。为保证第一时间将通讯故障排除，使生产损失降到最小，系统控制人员将故障发生的原因进行分类，分类的依据不仅包括故障发生的特点，还要通过对铝电解自适应控制系统的信息传递流程进行分析，最后得出了以下几方面的原因：

1、PC_CAN智能通讯板数据堵塞。PC_CAN智能通讯板是根据铝电解控制系统的特点，为构成铝电解集敬式控制系统而开发的。同一台PC计算机内根据实际使用的情况可同时插入多块PC_CAN智能通讯板，它与铝电解槽控机构成主从式控制系统。可实现点对点、广播或多点方式通讯。

当管理机与槽拉机通讯频率设定在适当范围内，可以保证槽控机与接口机正常的通讯，但如果超出这个范围或低于这个范围。就会影响到系统的正常工作和生产的正常进行。在引起通讯故障的原因中，CAN卡传输信号的频率过大，周期过短，会造成CAN在进行数据处理时发生堵塞，这种情况会对部分工区造成一定规模的无通讯故障。

2、光纤发生故障。光纤通讯是通讯技术的发展趋势和理想选择，光纤具有容量大、信号衰弱小、防干扰性强、成本低等特点。光纤通讯与CAN总线相结合可以从根本上提高通讯的速度，从而实现对设备的实时控制。在此铝电解自适应控制系统的组成中，将光纤作为连接槽控机与接口机通讯的主要载体，从而保证了生产数据的及时采集和系统控制的实时调整。但如果光纤发生意外的破坏或损伤，势必会对系统通讯造成毁灭性的打击，严重时会造成全系统通讯故障，危害极大。

3、通讯转换模块损坏。管理机、分配箱与槽控机的信号(CAN通讯信号、系列电流脉冲信号)均经光电隔离中继器进行隔离后连接至各槽控机。对来自整流所的系列电流和系列电压信号都经SPD避雷模块再引入使用，对与现场槽控机的输八、输出信号均采用光纤隔离方式避雷。通讯转换模块是连接光纤与通讯电缆的重要组成部分，转换模块发生故障的频率耍高于光纤的故障发生率，因为转换模块不是像光纤深埋于地下，而是悬挂于建筑物上或安装于封闭箱中，但其通讯故障发生后对生产造成的影响与光纤故障具有同样的破坏力。

4、通讯地址发生错误。接口机与槽控机的通讯方式决定了每台槽控机具有自身固定的IP地址，其IP地址的设定是人工手动完成的。但当IP地址发生重复时，将会给系统带来极大的破坏，会造成部分槽或整个工区发生无通讯故障。

5、槽控机主板发生死机。由于季节变化的原因，槽控机在生产运行过程中会存在不同的故障隐患，当夏季炎热的温度加之电解槽高温的烘烤，将会对槽控机运行的稳定性造成很大的考验。在生产过程中就发生过多次由于槽控机主板发生故障引发了槽控机突然“死机”的现象，这种槽控机主板引发的故障会对单槽通讯造成巨大的影响。

三、通讯故障解决措施

1、针对管理机及装配的CAN卡，发生故障后，要及时对CAN卡复位，或者重新启动管理机控制程序或管理机操作系统，严重时要对CAN卡或网卡及内部配件进行重新安装或更换。

2、当光纤或通讯转换模块发生故障时，要在第一时间内确定故障发生点，理清光纤线路，连接备用通讯线路及时恢复系统运行，当故障清除后，再对损坏模块进行彻底修理或更换。

3、槽控机本体发生故障引起通讯故障的囟素包括：元器件故障和通讯地址错误。元器件故障要及时更换；当槽控机通讯地址发生错误，可能会造成无规律的部分槽通讯故障，这时需要确定通讯地址错误的电解槽，其方法主要是根据近期更换主板的纪录，或者通过系统的停和关来确定究竟是哪一个槽地址发生错误，具体的方法是：先停掉部分电解槽。将部分电解槽打至停槽状态，然后根据通讯状况，判断地址错误槽是否在所停范围内。然后再缩小确认范围，直至将地址错误的电解槽查出。最后将地址错误的槽控机恢复正确的地址，再全部转换成联机状态。

四、结论

铝电解自动控制系统是生产中最重要控制系统之一，该系统一旦发生通讯故障，将会对生产造成无法估量的损失。解决了槽控机的通讯问题对铝电解稳定生产、节能降耗起着决定性的作用。