隨著DCS（集散控制系統）在新型干法水泥生產線中的應用與發展，特別是國外DCS的引入，中控系統運行一段時間后暴露出來的故障很難及時得到解決，加之國外DCS工程師的服務費用實在太高，怎樣深入了解DCS系統的程序內核，增加故障出現后的應對手段，解決故障時少走彎路，是擺在水泥行業電氣自動化工作人員面前的一個課題，下面就本公司DCS系統中出現的疑難病癥作出淺析。

　　1、系統介紹

　　我公司中控系統選用的是ABB公司的DCF800系統，版本號為8.2，該系統以安裝簡便、容易維護等優點著稱，被廣泛應用于建材、發電、化工等行業。自2008年12月28日我公司2500tpd熟料生產線點火投產以來，DCS系統運行穩定、可靠。下圖為我公司DCS柜總貌：

　　從左至右分別為：DCS的控制器柜、SL_1F2_2站柜、SL_1F2_3站柜、SL_1F2_4站柜。控制器柜內含電源模塊、CPU、profibus模塊等組件，即圖中紅圈所示，左邊豎列為SL_1F2_1站。各站間通過DP線連接CI801模塊建立通訊。

　　2、故障描述

　　在2012年5月4日，中控操作員站突然出現“從設備不存在”“模件1 診測故障”等報警信息，5月5日起尾排風機與生料輥壓機頻繁跳閘，中控顯示“備妥丟失”和“無應答”。

　　經組織公司技術力量進行分析：尾排風機與生料輥壓機的DI810接入模塊均隸屬于該站通訊模件的第四塊CI801，即圖1所示的“SL_1F2_4”站的通訊模塊，結合中控電腦顯示的“SL_1F2_4  模件故障：從設備不存在”，經討論后認為報警和跳閘可能是因為“SL_1F2_4”站的CI801通訊模件故障導致。

　　3、故障原因分析及處理

　　在更換CI801后運行不久報警信息再次出現，尾排風機重復跳閘，在與ABB技術工程師電話討論后分析可能是出現了“丟包”現象，一般“丟包”的原因：1、CI801的供電電源故障；2、通訊電纜不通；3、通訊DP頭虛接；4、CI801模件損壞。為了一次性解決所有可能存在的故障，經請示領導后停窯兩小時，將CI801和電源、通訊電纜和DP頭全部更換，并將控制器主電源斷開重起，中控程序重新加載所有站，確認故障點清除后開機，中控報警消失，但在5月8日中午，“SL_1F2_4 模件故障：從設備不存在”報警如幽靈般再次浮現，即使更換PROFIBUS模件、DP電纜、DP頭和CI801也無濟于事，大窯一天內因尾排跳閘止料5次，事故處理陷入困境。

　　4、處理受阻后的臨時應急方案

　　為了保證大窯的正常運行，技術部仔細檢查了程序模塊，并分析了“應答”DI在程序中占用的時間，以及并不是每次出現報警就跳閘的特點，認定 “丟包”是在系統設定的時間內通訊不能建立，超過時限才會跳閘，如果時間足夠，即可讓系統一直處于等待狀態，而不會判定該站不存在。由于SL_1F2_4所屬的模件為重點設備的DI點，DO點由其它站來控制，于是決定在程序模塊的“應答”常量前加入一個時間控制模塊，看圖2紅色圓圈所示：[Page]

　　從圖2的波形中分析，我們以關延時為控制手段，在“無應答”故障出現后，時間控制模塊將會給控制器提供一個長達10秒（該數值0－60S可調）的虛擬“應答”信號，原理見波形圖中的TS量。

　　這樣足夠等到系統第二次掃描時能收到“數據包”，經調試檢查無誤后加載運行--有趣的一幕出現了：SL_1F2_4再也沒有出現“從設備不存在”的報警信息，但是，SL_1F2_1、SL_1F2_2和SL_1F2_3卻頻繁報警。

　　此時因為SL_1F2_4站不報警，尾排風機及窯上的主要設備再未出現跳閘現象，系統投料正常，大窯運行穩定，初步實現了應急方案的階段目標，給事故的徹底處理爭取到了時間。

　　5、故障的根本原因及解決辦法

　　SL_1F2_1、SL_1F2_2和SL_1F2_3站所屬的設備為生料輥壓機的輔機系統，窯上是不再跳閘了，但生料的入輥提升機、出輥提升機、進料皮帶機等設備出現了頻次很高的、無規律性的停機，真個是“你方跳罷我登場”。擺在技術部面前的就只有兩種選擇：第一是把所有輔機程序模塊的DI、DO全部加上與窯上SL_1F2_4站DI一樣的時間控制器，上升沿觸發，延時關閉，以躲過跳閘；第二是找到報警的真正原因，把故障徹底解決。

　　第一個選擇是當前可以操作的，但是這樣做工作量太大，而且修改程序后會否出現另外的報警信號心里沒有底，很有可能一個故障消除又帶來另一個故障，最后整個程序層層打包成了“木乃依”，可靠性與速度大大降低。第二個選擇沒有目的性，只能用最笨的辦法，需要對從控制器到通訊模件、全部線纜按當初新建網路時重組，這樣做無疑工作量更大，而且將會長時間影響大窯生產。

　　這是一個艱難的選擇，需要仔細地衡量。

　　就在山重水復的時候，柳暗花明的一刻出現了：生料系統因為跳閘太過頻繁，對設備沖擊太大，決定暫時全部停機不開，以待問題解決或者料盡停窯，此時無意識地掃視操作員站的信息，突然發現SL_1F2_1、SL_1F2_2和SL_1F2_3站原本不停閃爍的報警信息一瞬間消息得無影無蹤，“干擾，一定是干擾！”。目的一下變得明確：一臺一臺單開設備查找干擾源。在輥壓機系統的V型選粉機變頻器開啟的時候，報警信息出現。

　　該變頻器處于高、低壓綜合配電室內，距離DCS室約20米，AI、AO與DI、DO信號經KVVP型多芯屏蔽電纜沿電纜溝敷設與DCS系統硬連接，在DCS柜端拆除與之相連的電纜后故障并沒有消除，所以首先排除了因線纜連接傳導的干擾。鑒于生料輥壓機觸摸屏與DCS連接的DP電纜經過變頻器柜下電纜溝（路徑為唯一途徑），且在輥壓機開起，而V型選粉機未開時系統顯示正常，于是重點對V型選粉機變頻器柜進行了檢查。[Page]

　　故障的引發原因排除硬連接傳導后，就只剩下變頻器起動和運行時產生的強電磁對途經柜下的DP線的干擾，在不能改變敷設路徑的情況下，我們決定對變屏柜、DCS柜及DP線纜本身的屏蔽線進行重接，物品準備：3#砂紙、板銼。

　　首先將變屏柜屏蔽接地線連接螺絲松開，發現屏蔽接地線（圖4左）和接地點（圖4右）有發黑氧化跡象，用板銼進行打磨，砂紙拋光后重新安裝。

　　隨后檢查DCS控制柜屏蔽接地線，該連接方式為各出線電纜的屏蔽線與DP電纜的屏蔽線編織成銅辮再統一連接至接地樁，由圖5可以看出，原來的連接非常粗糙，存在虛接隱患，拆開后用砂紙拋光，做成接線鼻子，加裝彈性墊圈，螺母壓緊，用數字萬用表測量各DP線首端屏蔽線對地電阻為0.6歐姆，接地良好。

　　完工后對DCS柜、變頻器柜送電，中控室按流程逐一開機，至正常投料生產，操作員站未出現報警信息，連續運行至8月底，DCS系統運轉正常，故障得以徹底排除。

　　在召開事故分析會后確定最終原因應該是由于近四年的運行，屏蔽接地線接頭出現氧化和虛接，導致DP電纜受到變頻器運行時的強干擾不能完全屏蔽，從而影響到整個控制器收、發數據包的通暢。這也是DCS系統出現報警信息后時跳時不跳的原因所在。

　　6、結語

　　DCS系統因通訊模件出現的故障有很多，常規而有效的處理方法一般是直接更換模件，以減少停機時間，但在常規方法不給力的時候，就需要另辟蹊徑，在不影響主控系統的情況下，利用程序上的可以實現的方法優先保證窯系統的運轉以爭取時間。在最終處理問題的時候，往往會走入一個“前面運行幾年都很好，那干擾必定不會存在”這樣一個誤區，而干擾恰恰是通訊系統最大的敵人。因此，在通訊類故障出現后，首先查找干擾源往往會事半功倍。

　　注解：“丟包”

　　一般來說，DCS控制器以profibus協議進行通訊時，主站采集從站信息一個周期，即輪詢一周所用的時間為50－60ms，如果現場的開關量輸入信號低于這個范圍發生跳變，或是因某種原因造成本周期內信號不暢，就會出現采集不到DI信號或是DI信號不能及時傳送給控制器，新的周期內采集的數據覆蓋上周期數據，從而導致現場采集的DI信號丟失，俗稱“數據包丟失”或“丟包”。