水泥辊磨油站通讯故障的处理

许帅

1 故障情况

某水泥厂位于伊拉克中南部的纳杰夫省，水泥粉磨采用六磨辊水泥辊磨，润滑油站系统由张紧液压油站、减速机油站和磨辊油站组成。自2016 年10月水泥辊磨投入运行以来，设备运行稳定，但辊磨系统的几台油站控制箱的通讯模块以及主控制柜的通讯模块经常出现无规律的通讯故障，通讯模块报警灯常亮，造成系统停机，影响了水泥辊磨的正常运行。

2 系统配置

图1为系统通讯配置图，从图1可以看出，现场电气控制部分由主PLC、主I/O模块控制柜、油站电机MCC 控制柜、张紧液压站远程I/O 控制箱、磨辊润滑油站远程I/O控制箱以及减速机润滑油站远程I/O 控制箱组成。其中，主PLC、主I/O 控制柜及电机MCC柜安装在单独的现场控制室中，其他5台油站（其中有3台磨辊油站，承担了6个磨辊轴承的润滑）控制箱分布在现场设备旁边，最远的一台磨辊油站距离主PLC控制柜约有30m，通讯电缆均敷设在单独的电缆桥架内。主PLC 控制柜CPU 模块的型号为西门子317-2DP；主I/O 模块及MCC 柜、各油站远程I/O控制箱作为主PLC的远程站，主I/O模块及远程I/O模块、通讯模块为菲尼克斯系列模块；各远程站各自配置单独的通讯模块，在主程序硬件结构内通过通讯模块的MAC地址对IP地址进行识别；通讯采用TCP/IP 协议，通过CAT5 通讯线将各个点连接到柜内的中心交换机上；柜内中心交换机通过光纤连接到中央控制室的主交换机上，同DCS系统的主网络进行连接。

图1 系统通讯配置图

3 通讯故障产生的原因

通讯故障的出现没有规律性，主I/O 通讯模块及MCC 柜通讯模块、各远程站通讯模块都出现过通讯中断，红色报警灯亮；每次故障出现时，在现场触摸屏复位均不起作用，需要对有报警功能的通讯模块重新断电后才能消除故障。经分析，这种故障主要由以下原因造成：

（1）现场总线电缆及插头引起总线通讯故障。现场各油站控制箱同主PLC 柜通讯的传输介质为PHOENIX CAT.5 专用通讯电缆，电缆两端连接西门子RJ45 水晶插头，直接插入到通讯模块RJ45 插口。由于通讯电缆硬度较大，通过水晶插头接入通讯模块一段时间后，水晶插头会出现松动情况，如果误碰会造成插头虚接，导致通讯瞬间中断。

（2）通讯模块自身缺陷造成通讯中断。

（3）控制柜内通讯模块供电电源不稳定造成通讯中断故障。

（4）空间辐射或外线路电磁干扰造成通讯中断故障。

（5）主PLC 控制柜内的交流进线、电机回路和通讯电缆在柜内共用地线，地线存在阻抗，当电流流过地线时，在地线上产生电压，从而产生了地线环路电流，干扰了通讯线路的正常工作。

4 处理措施

（1）现场各油站远程控制站及MCC 柜的CAT5通讯线在冬季时硬度较大，在主控柜中心交换机的插口上偶尔出现虚接，造成通讯中断。针对此情况，我们采用菲尼克斯配线架，并将外部进柜的CAT5通讯线全部采用螺丝连接，用CAT5软线连接配线架和交换机插口。

（2）重新制作现场控制箱和主控制柜的接地及各通讯电缆的屏蔽层接地。在主PLC柜内，将通讯线路的接地线同交流电路的地线分开，单独从外部接入地线，以免地线噪声影响通讯线路正常工作。

（3）将通讯线路的水晶头全部更换为屏蔽型，水晶头以及CAT5配线架上的金属部分与通讯电缆屏蔽层压接良好，同时把中心交换机的外壳与通讯线路引入的地线相连。

（4）针对一段时间内主I/O柜频繁出现通讯故障报警的情况，更换主控柜的通讯模块。

（5）对各控制箱的通讯模块电源接线进行检查，防止因电源接线闪动造成通讯中断。

（6）现场各远程站到主控柜的通讯线敷设方式为分层单独电缆桥架敷设，距离动力电缆桥架约200mm，动力电缆对通讯线路产生电磁干扰的可能性很小。但我们对控制室内电缆沟电缆走向检查时发现，有一段通讯电缆同动力电缆存在交叉现象且无法单独分开，存在干扰通讯信号的可能。我们把各个进主控柜的通讯电缆在进入控制室时采取在墙上穿管敷设的方式，保证了在进入主控制柜时同动力电缆完全隔离。

通过采取以上措施，液压站运行至今，未再出现过因通讯中断故障造成的系统停机。