基于modbus通訊卡sb311的故障處理

1cs3000控制系統(tǒng)在需要配置5月高端鼓風(fēng)機組是涵蓋河?xùn)|15規(guī)劃項目的4bf重點支助項目。三電管理體系（衡河cs3000）采用今天通用的大型sd管理制度，其特點是目前最重要、最緊急的執(zhí)行器設(shè)備和控制電路。例如，哮喘振動抑制、阻力控制、定風(fēng)壓力控制、定壓壓控制、快速減壓控制、富氧控制等。配置了六種手操作器（ys136），可以與cs3000控制系統(tǒng)形成聯(lián)系控制。相關(guān)控制信號可以由手操器控制現(xiàn)場調(diào)節(jié)器。手操器和控制系統(tǒng)通過adus進行通信，兩側(cè)控制器的狀態(tài)信號和交換動作信號通過adus通信進行實現(xiàn)。萬一當控制系統(tǒng)發(fā)生局部功能喪失,可自動切換到手操器直接控制現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥并結(jié)合操作臺上部分監(jiān)視表盤,實現(xiàn)鼓風(fēng)機穩(wěn)定向高爐送風(fēng)。2位ssolc6-o-d自2005年1月控制系統(tǒng)投運后,手操器的MODBUS通訊卡ALR121,(位于1#控制站7#框架4#槽位NODE7SLOT4見圖1),左側(cè)通道和右側(cè)通道(該卡為左右冗余設(shè)計)出現(xiàn)通訊出錯,當左右通道同時故障時出現(xiàn)通訊中斷,導(dǎo)致6臺手操器控制信號回路出現(xiàn)開路報警,無法對現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥、靜葉等重要設(shè)備進行正常操作,在對該卡進行復(fù)位(RESET)后,即刻恢復(fù)了通訊,但過了幾天后,就又出現(xiàn)該卡故障。故障記錄見表1。3錯誤分析3.1通訊故障仍有故障一開始,懷疑是通訊卡ALR121硬件質(zhì)量不好導(dǎo)致通訊故障,但更換新卡件后依舊出現(xiàn)故障,隨即又更換了電源卡PW482、總線通訊卡SB401,但通訊故障仍時有發(fā)生。3.2電纜電纜及電纜接口設(shè)備隨后懷疑敷設(shè)在電纜槽架中的MODBUS通訊用雙絞線電纜可能受到其它電氣設(shè)備的電磁干擾,檢查了CS3000的接地保護系統(tǒng)GS和控制柜的外殼接地G1,確認兩接地系統(tǒng)電阻值分別為1.1Ω和1.4Ω,以及接地銅牌埋設(shè)、接地電纜敷設(shè)均符合系統(tǒng)設(shè)計要求。考慮到高爐鼓風(fēng)站的同步電機功率為4.8MW,有可能對區(qū)域內(nèi)的CS3000控制系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾,影響通訊。將通訊用的雙絞線電纜單獨敷設(shè)到鐵質(zhì)穿線管并避開動力電纜的布線橋架,同時在該電纜的兩接線斷ALR121和手操器接線端子分別增加電磁過濾芯以加強屏蔽。通過錄波器檢測兩接線端波形,雖然減少了部分干擾毛刺,但通訊故障仍時有發(fā)生。3.3通訊故障源隨后通過錄波器檢測兩接線端波形,發(fā)現(xiàn)有不規(guī)律的干擾波形發(fā)生,推斷可能是通訊故障源。為提高通訊電纜的抗干擾能力,將銅質(zhì)的雙絞線電纜更換為光纖進行通訊,再進行錄波,發(fā)現(xiàn)雖然減少了部分干擾毛刺,但通訊故障仍時有發(fā)生。3.4alr121卡與sb331卡通訊經(jīng)過上述一系列的試驗,逐步排除了控制系統(tǒng)的硬件故障。通過對比,發(fā)現(xiàn)2#控制站也有用于與冷凍機進行MODBUS通訊的ALR121卡,但從未發(fā)生通訊出錯。對1#、2#控制站軟件及硬件配置進行仔細分析,1#控制站有一塊用于鼓風(fēng)機事故分析用的SOE(SequenceOfEvents)通訊卡SB311,該卡件的掃描時間為1ms,通過高速掃描,將有關(guān)鼓風(fēng)機安全保護連鎖信號打上毫秒級的時間標簽,對出現(xiàn)的報警記錄按時間順序進行排隊,以此判別故障出現(xiàn)原因。而2#控制站恰恰無此卡件及SOE功能,結(jié)合2#控制站ALR121卡工作正?，F(xiàn)象,試著將1#控制站的SB311卡件掃描停止,暫時停用SOE功能,在隨后的一周內(nèi),手操器通訊一直正常,未出現(xiàn)故障。因此初步推斷ALR121卡與SB311卡通訊存在沖突。通過與日本橫河公司總部開發(fā)CS3000源代碼程序的設(shè)計人員討論及在實驗室反復(fù)試驗,證實了上述推斷。通訊原理圖見圖2。當SB311的廣播通信和對ALR121的一般通信連續(xù)發(fā)信時,ALR121的內(nèi)部DMA(DataManageAction)處理的動作時序,接受廣播通信。此時,接受信息處理,要等到DMA動作結(jié)束。但ALR121的DMA動作結(jié)束后廣播通信接受處理過程中,與從SB311過來的下一次的一般通信重疊時,ALR121的SBBUS停止接口功能,不能自動恢復(fù),此時就出現(xiàn)通訊堵塞,導(dǎo)致通訊故障。4增加掃描處理時差,延長廣播根據(jù)上述原因,橫河公司CS3000控制系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)SB311和ALR121兩塊卡通訊周期和間隔時間,同時在確保SOE高速掃描不受影響的前提下,修改了SB311的內(nèi)部信號處理時序,適當增加了兩次信號掃描處理延時,將原來至少4μs的間隔延長為至少18μs,確保了ALR121卡廣播與下一次DMA處理至少有2μs的間隔,避免了與SB311卡的通訊沖突。見圖3。自2005年6月初,橫河公司重新設(shè)計的SB311卡替代原有的SB311卡后,ALR121卡通訊一直正常,同時測試了控制系統(tǒng)的SOE功能,各高速掃描的報警信號時間標簽均以毫秒級顯示,表明CS3000系統(tǒng)的SOE與MODBUS通訊不再發(fā)生沖突,從此徹底解決了通訊故障,確保了手操器與CS3000的通訊正常,實現(xiàn)了5#鼓風(fēng)機向高爐安全穩(wěn)定送風(fēng)。5cs3000故障表現(xiàn)此次通訊故障分析、處理,雖然最終解決了問題,但在故障最終確定前花費了較大的精力,如更換卡件、檢查接地、增強屏蔽措施、更換光纜等工作,時間歷經(jīng)約半年。因此,對于此次故障可以總結(jié)以下經(jīng)驗供參考。(1)故障發(fā)生后,不能只盯著故障的表象或發(fā)生故障的部件,應(yīng)進行拓展思維,擴大故障可疑點范圍,要考慮到可能不是硬件質(zhì)量問題,如此次故障就屬于是系統(tǒng)軟件問題。(2)不能對知名的大企業(yè)過分迷信。這兩種卡件的通訊沖突,對于橫河公司是第一次,而且該公司以前CS3000系統(tǒng)都未進行此種配置,即同時采用MODBUS通