焦?fàn)t四車自控系統(tǒng)調(diào)試及運行期間典型問題處理

冀傳玖

（山鋼集團日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

某鋼廠新建7.2 m 焦?fàn)t，其主要設(shè)備推焦車、裝煤車、攔焦車及電機車（以下簡稱四車）的自動化控制系統(tǒng)采用SIMENS S7-400 PLC、AB PowerFlex 755 變頻器等設(shè)備組成，PLC、變頻器、現(xiàn)場檢測設(shè)備之間采用現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP 進行通信，其系統(tǒng)簡圖如圖1 所示。在進行四車調(diào)試和初期運行的時候，PLC、變頻器及PROFIBUSDP 通信系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列故障或問題，具有一定代表性，現(xiàn)匯總并逐一分析，為今后四車設(shè)備的管理維護積累第一手的寶貴資料。

1 典型問題分析與解決

1.1 變頻器DP 通信卡撥碼開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)問題

圖1 四車自動化控制系統(tǒng)系統(tǒng)簡圖

在四車PLC 系統(tǒng)中，通信模塊選用的是IM 467（6ES7467-5GJ02-0AB0）模塊，變頻器內(nèi)部的通信卡選用的是20-COMMP，當(dāng)進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時，變頻器DP 通信模塊有8 位紅色撥碼，這8 位紅色撥碼的位置代表的狀態(tài)與SIMENS 通信模塊撥碼位置代表的狀態(tài)正好相反，變頻器通信卡的撥碼位置打到“ON”時，代表為0，打到“OFF”時，代表為1；而西門子通信模塊撥碼位置達到“ON”時，代表為1，打到“OFF”時，代表為0，二者正好相反。在進行PROFIBUS-DP 組態(tài)時，花費很長時間才找到問題的關(guān)鍵所在，這個設(shè)置和人們平時理解不一樣。

1.2 變頻器與電機選型時注意的問題。

裝煤車變頻器采用一拖二結(jié)構(gòu)設(shè)計，即每臺變頻器除了要控制一臺裝煤車走行電機，還要控制一臺螺旋電機。裝煤車變頻器系統(tǒng)在調(diào)試運行初期，曾出現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)時間不長便會出現(xiàn)溫升異常的問題，分析原因，這是由于沒有考慮到變頻器輸出時含有高次諧波，造成電機功率因素和效率降低的緣故，當(dāng)用變頻器給電機供電與工頻電網(wǎng)給電機供電相比較，電機電流每增加10%，電機溫升就會增加20%左右，根據(jù)裝煤車技術(shù)參數(shù)，適當(dāng)考慮變頻器和電機的匹配，根據(jù)裝煤車的技術(shù)參數(shù)，電機功率選擇30 kW，變頻器選型采用37 kW，留出一定裕量。

1.3 線路干擾造成的通信問題及解決措施

四車投入運行至后的幾個月時間，四大機車不同程度的發(fā)生過PLC 與變頻器通信中斷、上位畫面變頻器運行數(shù)據(jù)丟失、PLC 主站與從站通信故障（可以簡單描述為PLC 掉站）等一系列故障，每次故障發(fā)生時，按照查詢故障的習(xí)慣，均從源頭上順著思路分析和解決，效果不是很理想，最后，歸結(jié)為這些故障是由于線路對通信電纜的干擾造成。對每個車從電纜敷設(shè)上進行檢查，發(fā)現(xiàn)因為車輛設(shè)備布置緊湊原因，變頻器動力電纜和PROFIBUS-DP 的RS485 通信電纜、以太網(wǎng)均共用在一個路由（電纜槽盒）里面。于是，重新布管，將上述通信線纜與動力電纜分開敷設(shè)，逐步消除了線路干擾造成的通信中斷故障。

1.4 四大車上位觸摸屏頻繁重啟問題及解決措施

2018 年10 月份以來，四車司機室不同程度上出現(xiàn)上位觸摸屏重啟現(xiàn)象，剛開始每個班平均出現(xiàn)1～2 次，分析原因，沒有很好的解決辦法；后來重啟的頻次逐漸增加，幾乎（1～2）h 就會重啟一次。仔細分析原因，在整個PLC、變頻器、編碼器及觸摸屏（上位操作員站）里面，除了PLC 與觸摸屏采用的是以太網(wǎng)通信，其他設(shè)備之間的通信均采用PROFIBUS-DP 通信，初步判斷是以太網(wǎng)通信引起。試著將一臺車的PLC 與觸摸屏的通信由DP 改為以太網(wǎng)，問題基本得到解決。于是將其他車輛PLC 與觸摸屏的通信方式均改成了以太網(wǎng)通信，目前重啟的問題基本得到改善。

后來，在與SIMENS 廠家售后人員反饋這個問題時，售后人員建議給每個觸摸屏安裝一個殺毒補丁軟件—永恒之藍病毒補丁，懷疑觸摸屏感染了WannaCry 病毒。據(jù)稱，這個WannaCry病毒是利用了微軟的系統(tǒng)漏洞進行傳播的，利用工具Eternalblue（永恒之藍）對系統(tǒng)的445 端口進行遠程攻擊，從而達到入侵和傳播的目的（445 端口是用于文件和打印機共享服務(wù)，但這個接口在日常生產(chǎn)中并不使用）。解決辦法：①關(guān)閉445 端口；②除Win10 系統(tǒng)以外的其他XP，Win7，Win8 和Vista 等系統(tǒng)，安裝Eternalblue 病毒補丁。

按照這個解決措施，對四車的每臺觸摸屏均進行了端口設(shè)置和殺毒軟件的安裝，觸摸屏重啟的問題得到根本解決。

1.5 PROFIBUS-DP 接口子模塊安裝調(diào)試中出現(xiàn)的組態(tài)報錯及解決措施

在S7-400 PLC 中，各種模塊的安裝和組態(tài)出現(xiàn)了一定的規(guī)則，不按照這個規(guī)則去安裝硬件，在軟件組態(tài)時會報出錯誤。

在調(diào)試初期，作為DP 主站，在安裝完P(guān)ROFIBUS-DP 接口子模塊IF 964-DP 后，進行軟件組態(tài)時，報出連接錯誤提示。經(jīng)分析原因和技術(shù)咨詢，得知PROFIBUS 總線連接器把下面的模塊插槽或接口覆蓋了，只能在CPU、FM 或EXM 下方或者左下方的模塊插槽中插入一個PROFIBUS-DP 接口子模塊，IF964-DP 模塊下的CPU、FM 或EXM 口中不能再插入其他接口子模塊，同時不能使用這個接口子模塊下的CPU、FM 或EXM 的任一接口。

1.6 接口模塊IM 在機架搭建過程中的注意事項

在S7-400 PLC 系統(tǒng)中，機架是安裝各個模塊的基本框架，各種PLC 模塊通過機架的背板總線交換數(shù)據(jù)、信號和供電，一般來說，機架由中央機架（CR）和一個或多個擴展機架（ER）組成，根據(jù)實際需要，當(dāng)中央機架缺少插槽時，可以添加擴展機架（ER）來達到擴充模塊的目的。

需要注意，如果需要擴展機架，S7-400 PLC 機架之間的連接需要接口模塊（IM）來實現(xiàn)，即在中央機架安裝一個接口模塊，稱為發(fā)送IM；相應(yīng)的擴展機架也需要安裝一個接口模塊，稱為接收IM。每個接口模塊IM 有兩個接口，每個接口可以串聯(lián)多大4 個擴展機架ER。

PLC 模塊上電時，將通過機架上面的背板總線和基本連接器，由安裝在機架左側(cè)插槽中的電源模塊為插入機架的模塊提供所需的工作電壓（5 V 用于邏輯控制器，24 V 用于接口模塊）。對于本地連接，還可通過IM 460-1/IM 461-1 接口模塊為ER 供電。發(fā)送IM 460-1 兩個接口中的各個接口可通過5 A 的電流，也可本地連接中的每個ER 提供5 A 的電流。

需要注意，當(dāng)擴展機架與中央機架連接時，需要遵守下列規(guī)則。

（1）一個中央機架CR 上多可以連接21 個擴展ER。

（2）應(yīng)該為擴展機架ER 分配編號以便識別，需要在接收模塊IM 的編碼開關(guān)中設(shè)置機架號；允許分配1～21 之間的任何機架號，但編號不得重復(fù)。

（3）在一個中央機架CR 中多可插入6 個發(fā)送模塊IM，一個中央機架CR 中只允許存在兩個能夠傳輸5 V 電壓的發(fā)送模塊IM。

（4）連接到發(fā)送模塊IM 接口的每個鏈中多可包括4 個擴展模塊ER（不能傳輸5 V 電壓）或一個擴展模塊ER（能傳輸5 V 電壓）。

（5）通過通信總線進行數(shù)據(jù)交換時限定為7 個機架，即1 個中央機架CR 和編號為1～6 的6 個擴展模塊ER。