基于modbus通訊卡sb311的故障處理

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(jī)組是涵蓋河?xùn)|15規(guī)劃項(xiàng)目的4bf重點(diǎn)支助項(xiàng)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(diǎn)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(dòng)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(hào)可以由手操器控制現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)器。手操器和控制系統(tǒng)通過(guò)adus進(jìn)行通信，兩側(cè)控制器的狀態(tài)信號(hào)和交換動(dòng)作信號(hào)通過(guò)adus通信進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。萬(wàn)一當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生局部功能喪失,可自動(dòng)切換到手操器直接控制現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥并結(jié)合操作臺(tái)上部分監(jiān)視表盤(pán),實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)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(yùn)后,手操器的MODBUS通訊卡ALR121,(位于1#控制站7#框架4#槽位NODE7SLOT4見(jiàn)圖1),左側(cè)通道和右側(cè)通道(該卡為左右冗余設(shè)計(jì))出現(xiàn)通訊出錯(cuò),當(dāng)左右通道同時(shí)故障時(shí)出現(xiàn)通訊中斷,導(dǎo)致6臺(tái)手操器控制信號(hào)回路出現(xiàn)開(kāi)路報(bào)警,無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥、靜葉等重要設(shè)備進(jìn)行正常操作,在對(duì)該卡進(jìn)行復(fù)位(RESET)后,即刻恢復(fù)了通訊,但過(guò)了幾天后,就又出現(xiàn)該卡故障。故障記錄見(jiàn)表1。3錯(cuò)誤分析3.1通訊故障仍有故障一開(kāi)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(xiàn)通訊卡SB401,但通訊故障仍時(shí)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(xiàn)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(hù)系統(tǒng)GS和控制柜的外殼接地G1,確認(rèn)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(jì)要求?？紤]到高爐鼓風(fēng)站的同步電機(jī)功率為4.8MW,有可能對(duì)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(xiàn)電纜單獨(dú)敷設(shè)到鐵質(zhì)穿線(xiàn)管并避開(kāi)動(dòng)力電纜的布線(xiàn)橋架,同時(shí)在該電纜的兩接線(xiàn)斷ALR121和手操器接線(xiàn)端子分別增加電磁過(guò)濾芯以加強(qiáng)屏蔽。通過(guò)錄波器檢測(cè)兩接線(xiàn)端波形,雖然減少了部分干擾毛刺,但通訊故障仍時(shí)有發(fā)生。3.3通訊故障源隨后通過(guò)錄波器檢測(cè)兩接線(xiàn)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(xiàn)電纜更換為光纖進(jìn)行通訊,再進(jìn)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(shí)有發(fā)生。3.4alr121卡與sb331卡通訊經(jīng)過(guò)上述一系列的試驗(yàn),逐步排除了控制系統(tǒng)的硬件故障。通過(guò)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)2#控制站也有用于與冷凍機(jī)進(jìn)行MODBUS通訊的ALR121卡,但從未發(fā)生通訊出錯(cuò)。對(duì)1#、2#控制站軟件及硬件配置進(jìn)行仔細(xì)分析,1#控制站有一塊用于鼓風(fēng)機(jī)事故分析用的SOE(SequenceOfEvents)通訊卡SB311,該卡件的掃描時(shí)間為1ms,通過(guò)高速掃描,將有關(guān)鼓風(fēng)機(jī)安全保護(hù)連鎖信號(hào)打上毫秒級(jí)的時(shí)間標(biāo)簽,對(duì)出現(xiàn)的報(bào)警記錄按時(shí)間順序進(jìn)行排隊(duì),以此判別故障出現(xiàn)原因。而2#控制站恰恰無(wú)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(shí)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(guò)與日本橫河公司總部開(kāi)發(fā)CS3000源代碼程序的設(shè)計(jì)人員討論及在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)試驗(yàn),證實(shí)了上述推斷。通訊原理圖見(jiàn)圖2。當(dāng)SB311的廣播通信和對(duì)ALR121的一般通信連續(xù)發(fā)信時(shí),ALR121的內(nèi)部DMA(DataManageAction)處理的動(dòng)作時(shí)序,接受廣播通信。此時(shí),接受信息處理,要等到DMA動(dòng)作結(jié)束。但ALR121的DMA動(dòng)作結(jié)束后廣播通信接受處理過(guò)程中,與從SB311過(guò)來(lái)的下一次的一般通信重疊時(shí),ALR121的SBBUS停止接口功能,不能自動(dòng)恢復(fù),此時(shí)就出現(xiàn)通訊堵塞,導(dǎo)致通訊故障。4增加掃描處理時(shí)差,延長(zhǎng)廣播根據(jù)上述原因,橫河公司CS3000控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)SB311和ALR121兩塊卡通訊周期和間隔時(shí)間,同時(shí)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(hào)處理時(shí)序,適當(dāng)增加了兩次信號(hào)掃描處理延時(shí),將原來(lái)至少4μs的間隔延長(zhǎng)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(jiàn)圖3。自2005年6月初,橫河公司重新設(shè)計(jì)的SB311卡替代原有的SB311卡后,ALR121卡通訊一直正常,同時(shí)測(cè)試了控制系統(tǒng)的SOE功能,各高速掃描的報(bào)警信號(hào)時(shí)間標(biāo)簽均以毫秒級(jí)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(shí)現(xiàn)了5#鼓風(fēng)機(jī)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(wèn)題,但在故障最終確定前花費(fèi)了較大的精力,如更換卡件、檢查接地、增強(qiáng)屏蔽措施、更換光纜等工作,時(shí)間歷經(jīng)約半年。因此,對(duì)于此次故障可以總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行拓展思維,擴(kuò)大故障可疑點(diǎn)范圍,要考慮到可能不是硬件質(zhì)量問(wèn)題,如此次故障就屬于是系統(tǒng)軟件問(wèn)題。(2)不能對(duì)知名的大企業(yè)過(guò)分迷信。這兩種卡件的通訊沖突,對(duì)于橫河公司是第一次,而且該公司以前CS3000系統(tǒng)都未進(jìn)行此種配置,即同時(shí)采用MODBUS通