两起西门子PROFIBUS-DP网络干扰故障解析

现象、解决办法、成因进行分析,我们可以确定这是两起典型的由于干扰导致通讯中断,从而影响整个系统正常运行的故障。但是在处理故障的整个过程中,比较困扰维护人员的问题是,这两套系统都是运行了比较长时间的系统,且最近在维护过程中,运行环境等客观因素并未发生什么变化,怎么就会突然受到干扰呢?要想明白这个问题,还是让我们先弄明白几个问题。

3.1 干扰的类型

我们使用的系统各式各样,我们受干扰的设备五花八门,所以干扰源也是千奇百怪,但大致总结起来,干扰的类型有以下几种:

3.1.1 电源干扰

在很多时候,由于电源引入的干扰而造成PLC控制系统故障甚至停机的情况很多,控制系统一般由电网直接供电,由于电网通常覆盖面广,网内设备众多,尤其是在电网运行环境及负荷发生变化时,如大型开关操作、大型设备启停、交直流传动装置引起的谐波等,都会对电网产生直接影响,并通过电网传输到企业用电设备的进线端,导致电源质量大副下降,严重时还可以导致用电设备受到损害,所以在企业自动化设备的进线电源处一般都要加装隔离装置或净化装置,但起到的效果因为装置的性能不同差别也很大[1]。

3.1.2 信号干扰

在冶金行业的现场布线施工过程中,往往存在高压大电流线路与信号线、通讯线相距很近,大负荷电气设备的启停频繁等情况,此种情况极易引起信号线与通讯线周围磁场产生迅速的变化,从而对线路信号的传输产生干扰。由此引入系统的干扰,会引起模拟量信号的不稳定,开关量信号的工作异常,通讯数据的中断,严重时会因为各类信号的不稳定而导致通讯中断、站点丢失甚至系统瘫痪,再甚者会对系统硬件产生不可恢复的伤害。

3.1.3 负载干扰

在控制系统中,往往具有很多具备储能特性的负载,由于没有加装信号隔离装置或者浪涌吸收器,当控制触点切换时就将产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电动势,这会对系统中的相关设备产生较大的冲击。

3.1.4 接地干扰

PLC控制盘柜与大地之间存在着电位差,规范而良好的接地系统可以减少由于这种电位差而引起的干扰电流。混入信号线与通讯线缆的干扰,可通过接地线引入大地,从而减少干扰的影响。不合格的地线和不规范的接地方式通常是引起接地干扰的重要原因。

3.2 干扰的解决办法

产生干扰的原因虽然很多,成因也很复杂,但处理起来也不是没有办法,要想把一套设备建好,用好,维护好,恐怕我们还要从防治干扰的角度做好以下这几方面的工作:

3.2.1 设备选型要规范

在设备选型时,一定要首选抗干扰能力强的产品,生产厂家信誉高、技术力量雄厚的企业。

3.2.2 采用高质量的电源,有效抑制高频谐波

采用高质量的电源是抑制电网干扰的一种极其有效的方法。现在常用的UPS和净化电源装置都具有很强的干扰隔离性能,所以根据现场情况加装必要的电源隔离装置可以有效的抑制电网干扰,尤其是对高频谐波。

3.2.3 规范施工

在设备安装调试阶段,规范施工,避免动力电缆与信号线(包括通讯线缆)在同一桥架内或同一层内混合铺设、对重要部件及线缆进行屏蔽接地处理,滤波处理,加装隔离装置等都能有效的抑制干扰的产生。

3.2.4 正确规范的安装、使用地线

接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确规范的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰。

3.2.5 必要时加装信号中继器

现在个别大的自动化设备提供商,为了保证系统设备的高效运行,纷纷研发出了适合系统的信号中继器,也有叫信号放大器的,可以有效的保证信号传输质量,提高系统运行的稳定性。

4 解决方案

根据以上分析,基本可以判断出脱硫站控制系统的干扰源自于控制系统S7-400主站PLC与从站PLC连接的通讯电缆与喷镁罐给料电机的电机线铺设不规范,距离较近,所以会发生给料电机动作就会出现通讯中断,CPU报故障的现象。一次除尘风机中压变频器则是连接中压变频器与ET200模块的通讯缆连接不规范,屏蔽接地不牢固所致,所以会出现系统在运行过程中,通讯电缆受干扰而丢失子站报故障的现象。

针对这种情况,我们现场的维护人员对两套系统的通讯电缆进行了彻底的检查,并将通讯电缆严格按照抗干扰的标准进行了重新的接引、安装,处理之后至今,两套系统运行稳定,再没发生类似故障。

5 大型控制系统日常抗干扰维护注意事项

随着大型自动化控制系统的不断普及,尤其是总线技术的飞跃发展,随之而来的要求我们现场的维护人员的技术能力越来越高,尤其是在系统抗干扰性能方面,所以从加强日常维护方面提一些注意事项,希望可以帮助大家开阔思路,有助于我们作好各类系统的维护工作:

5.1 在设备安装、调试阶段,就要抓好系统硬件的施工规范,这是一个