制丝生产线香料厨房网络闪断故障案例分析

杨云超

摘 要：制丝工艺是卷烟加工过程中影响产品内在质量的关键因素，而香料厨房是卷烟加香加料和混丝加香过程重要控制工序，以达到调味、增香、保润、防霉、助燃等作用。同时通过对加料量、加料精度误差的精确控制，使在制品满足各项工艺指标。目前，制丝车间日常加料作业主要采用远程加料模式，通过PROFIBUS-DP网络连接子站及元器件。由于使用时间长，在生产过程中出现网络闪断，造成香料厨房与生产设备的通讯中断，產生故障停机，严重影响产品质量。本文通过对香料厨房底层控制网络的改进与优化，提高了网络通讯质量，减少了网络闪断现象的发生。应用效果表明，优化后的PROFIBUS-DP网络的稳定性得到了大幅提高，网络闪断现象得到了有效的抑制与减少。

关键词：香料厨房；网络闪断；PROFIBUS-DP

制丝加香加料工序是卷烟加工过程中的重要工序，通过对物料流量的跟踪、配比，精确控制加料量与加料精度误差，从而保证成品卷烟的感官质量以及品吸感受。目前制丝车间香料厨房主要负责叶片松散回潮加水、叶片润叶加料、白肋烟加里料、表料，梗丝加料、梗丝加香，混丝加香等工序的加料加香作业，而香料厨房远程加料的各子站通过PROFIBUS-DP连接。随着设备使用寿命的增长，基础硬件及周边环境的不稳定，PROFIBUS-DP网络固有缺陷逐渐显现，网络通讯质量严重下降，生产过程中的网络闪断频繁出现，最多一天出现5次，严重影响车间优质品率。

1 存在问题

1.1 网络干扰大

香料厨房于2007年进行了异地技改，由于施工原因，香料厨房电控布线的桥架中，动力电缆与网络线缆混在一起，对网络通讯产生了严重干扰。同时，香料厨房共有10台变频器，均通过PROFIBUS-DP进行连接。随着后期改造、大功率设备的增多，会通过电源干扰、空间辐射干扰等影响通讯系统。而且，变频器到加料电机所连接的电缆为非屏蔽电缆，变频器与变频器间也未安装等电位导体。因此，在实际生产过程中，网络干扰隐患重重。

1.2 网络连接元器件老化

香料厨房网络内共有2段DP网段，用以连接各个子站、流量计、变频器、FESTO阀岛等共计45件网络元器件（不含PA网络元器件）。而这些元器件中，如子站、阀岛是通过专用的总线连接器连接，变频器、流量计等则是DP网线直连元器件接线端子。长时间使用后，直连设备的接线端子会老化松动，造成接线虚或是出现网线铜芯断裂等现象。

而且，先前技改时所用的PROFIBUS-DP插头为快装接头，卡扣式，该型号插头安装方便，但容易老化、干裂。PROFIBUS-DP插头老化后接线容易松动、断裂，再加上现场设备震动较大，极易导致PROFIBUS-DP网络出现通讯故障，从而影响整个生产线的正常运行。

1.3 网络传输距离过长

由于加香加料各工艺段位于车间不同位置，按照距离远近，香料厨房远程加料各子站顺序图如下所示：

在整个网段内，子站间的传输距离过长，极易造成信号衰减，影响网络通讯质量。虽然可以通过降低网络通讯速率保障通讯质量，但由于香料厨房数据交换量大，网络通讯速率已降至512 Kb /s下限。且在512Kb/s时允许的最大长度为400 m，而最后一个子站与主控柜之间的PROFIBUS-DP通讯线缆长度为560多米，远远大于允许长度。

2 改进方法

2.1 规范布线方式，更换防屏蔽电缆

通过分析可知，动力电缆与通讯线缆同在一桥架内，极易产生干扰。因此，利用停产检修，将网路桥架打开后，对于通讯网线，单独嵌套小桥架，并加盖板封闭，无法分线槽布线的则尽量隔离；同时，更换变频器至加料电机电缆，全部更换为带金属屏蔽层的屏蔽电缆；最后，在主电控柜内增设等电位导体，进一步减少干扰。

2.2紧固网络接线，更换总线连接器

严格按照作业指导，紧固流量计、变频器等元器件的DP接线，尤其注意屏蔽层是否完好。同时，对所有的总线连接器、FESTO阀岛总线连接器进行逐一排查，打开塑料外壳，检查内部接线情况，发现插头老化、龟裂，立即更换，铜芯断裂则重新剥制网线。将总线连接器全部更换型号为6ES7 972-0BA52-0XA0的总线连接器。

2.3增设中继器，对网段进行隔离，减少干扰

通过网络硬件组态的在线检测，我们发现了设备频繁掉线的网络设备（松散回潮至梗丝加料节点），在其网络节点处增设中继器，通过对网段进行隔离，减少网段之间的电磁干扰，同时可以放大网路信号，提高通讯质量。

3 改进效果

上述措施实施完成后，我们对香料厨房网络情况进行为期一个月的跟踪观察，在此期间均未出现间隙性、无规律闪断问题，网络通讯质量提升明显，网络故障停机次数由平均5次每月减少为0次，提高了网络的可靠性和抗干扰能力。

4 结束语

通过对香料厨房网络闪断案例的分析、解决，我们发现现场总线 PROFIBUS系统的不稳定与基础硬件条件、周围的环境有很大关系。虽然网络闪断发生时，没有任何预兆，让电气维修人员摸不着头脑，但是通过监控软件（网络硬件组态监控）或设备确定闪断地点以及基础硬件的排查，能够发现问题的端倪，从而更加针对性地进行下一步排查。同时，要提高现场总线PROFIBUS 的可靠性，一方面要求现场总线PROFIBUS的质量和相关设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强现场总线通讯的稳定性。

参考文献

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