焦?fàn)t四車(chē)自控系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行期間典型問(wèn)題處理

冀傳玖

（山鋼集團(tuán)日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

某鋼廠(chǎng)新建7.2 m 焦?fàn)t，其主要設(shè)備推焦車(chē)、裝煤車(chē)、攔焦車(chē)及電機(jī)車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)四車(chē)）的自動(dòng)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(chǎng)檢測(cè)設(shè)備之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS-DP 進(jìn)行通信，其系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。在進(jìn)行四車(chē)調(diào)試和初期運(yùn)行的時(shí)候，PLC、變頻器及PROFIBUSDP 通信系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列故障或問(wèn)題，具有一定代表性，現(xiàn)匯總并逐一分析，為今后四車(chē)設(shè)備的管理維護(hù)積累第一手的寶貴資料。

1 典型問(wèn)題分析與解決

1.1 變頻器DP 通信卡撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置狀態(tài)問(wèn)題

圖1 四車(chē)自動(dòng)化控制系統(tǒng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

在四車(chē)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時(shí)，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(shí)，代表為0，打到“OFF”時(shí)，代表為1；而西門(mén)子通信模塊撥碼位置達(dá)到“ON”時(shí)，代表為1，打到“OFF”時(shí)，代表為0，二者正好相反。在進(jìn)行PROFIBUS-DP 組態(tài)時(shí)，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才找到問(wèn)題的關(guān)鍵所在，這個(gè)設(shè)置和人們平時(shí)理解不一樣。

1.2 變頻器與電機(jī)選型時(shí)注意的問(wèn)題。

裝煤車(chē)變頻器采用一拖二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即每臺(tái)變頻器除了要控制一臺(tái)裝煤車(chē)走行電機(jī)，還要控制一臺(tái)螺旋電機(jī)。裝煤車(chē)變頻器系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行初期，曾出現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)便會(huì)出現(xiàn)溫升異常的問(wèn)題，分析原因，這是由于沒(méi)有考慮到變頻器輸出時(shí)含有高次諧波，造成電機(jī)功率因素和效率降低的緣故，當(dāng)用變頻器給電機(jī)供電與工頻電網(wǎng)給電機(jī)供電相比較，電機(jī)電流每增加10%，電機(jī)溫升就會(huì)增加20%左右，根據(jù)裝煤車(chē)技術(shù)參數(shù)，適當(dāng)考慮變頻器和電機(jī)的匹配，根據(jù)裝煤車(chē)的技術(shù)參數(shù)，電機(jī)功率選擇30 kW，變頻器選型采用37 kW，留出一定裕量。

1.3 線(xiàn)路干擾造成的通信問(wèn)題及解決措施

四車(chē)投入運(yùn)行至后的幾個(gè)月時(shí)間，四大機(jī)車(chē)不同程度的發(fā)生過(guò)PLC 與變頻器通信中斷、上位畫(huà)面變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)丟失、PLC 主站與從站通信故障（可以簡(jiǎn)單描述為PLC 掉站）等一系列故障，每次故障發(fā)生時(shí)，按照查詢(xún)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(xiàn)路對(duì)通信電纜的干擾造成。對(duì)每個(gè)車(chē)從電纜敷設(shè)上進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)因?yàn)檐?chē)輛設(shè)備布置緊湊原因，變頻器動(dòng)力電纜和PROFIBUS-DP 的RS485 通信電纜、以太網(wǎng)均共用在一個(gè)路由（電纜槽盒）里面。于是，重新布管，將上述通信線(xiàn)纜與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，逐步消除了線(xiàn)路干擾造成的通信中斷故障。

1.4 四大車(chē)上位觸摸屏頻繁重啟問(wèn)題及解決措施

2018 年10 月份以來(lái)，四車(chē)司機(jī)室不同程度上出現(xiàn)上位觸摸屏重啟現(xiàn)象，剛開(kāi)始每個(gè)班平均出現(xiàn)1～2 次，分析原因，沒(méi)有很好的解決辦法；后來(lái)重啟的頻次逐漸增加，幾乎（1～2）h 就會(huì)重啟一次。仔細(xì)分析原因，在整個(gè)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(tái)車(chē)的PLC 與觸摸屏的通信由DP 改為以太網(wǎng)，問(wèn)題基本得到解決。于是將其他車(chē)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(wèn)題基本得到改善。

后來(lái)，在與SIMENS 廠(chǎng)家售后人員反饋這個(gè)問(wèn)題時(shí)，售后人員建議給每個(gè)觸摸屏安裝一個(gè)殺毒補(bǔ)丁軟件—永恒之藍(lán)病毒補(bǔ)丁，懷疑觸摸屏感染了WannaCry 病毒。據(jù)稱(chēng)，這個(gè)WannaCry病毒是利用了微軟的系統(tǒng)漏洞進(jìn)行傳播的，利用工具Eternalblue（永恒之藍(lán)）對(duì)系統(tǒng)的445 端口進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊，從而達(dá)到入侵和傳播的目的（445 端口是用于文件和打印機(jī)共享服務(wù)，但這個(gè)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(bǔ)丁。

按照這個(gè)解決措施，對(duì)四車(chē)的每臺(tái)觸摸屏均進(jìn)行了端口設(shè)置和殺毒軟件的安裝，觸摸屏重啟的問(wèn)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(bào)錯(cuò)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(gè)規(guī)則去安裝硬件，在軟件組態(tài)時(shí)會(huì)報(bào)出錯(cuò)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(jìn)行軟件組態(tài)時(shí)，報(bào)出連接錯(cuò)誤提示。經(jīng)分析原因和技術(shù)咨詢(xún)，得知PROFIBUS 總線(xiàn)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(gè)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(shí)不能使用這個(gè)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(jī)架搭建過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在S7-400 PLC 系統(tǒng)中，機(jī)架是安裝各個(gè)模塊的基本框架，各種PLC 模塊通過(guò)機(jī)架的背板總線(xiàn)交換數(shù)據(jù)、信號(hào)和供電，一般來(lái)說(shuō)，機(jī)架由中央機(jī)架（CR）和一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)架（ER）組成，根據(jù)實(shí)際需要，當(dāng)中央機(jī)架缺少插槽時(shí)，可以添加擴(kuò)展機(jī)架（ER）來(lái)達(dá)到擴(kuò)充模塊的目的。

需要注意，如果需要擴(kuò)展機(jī)架，S7-400 PLC 機(jī)架之間的連接需要接口模塊（IM）來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在中央機(jī)架安裝一個(gè)接口模塊，稱(chēng)為發(fā)送IM；相應(yīng)的擴(kuò)展機(jī)架也需要安裝一個(gè)接口模塊，稱(chēng)為接收IM。每個(gè)接口模塊IM 有兩個(gè)接口，每個(gè)接口可以串聯(lián)多大4 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架ER。

PLC 模塊上電時(shí)，將通過(guò)機(jī)架上面的背板總線(xiàn)和基本連接器，由安裝在機(jī)架左側(cè)插槽中的電源模塊為插入機(jī)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(duì)于本地連接，還可通過(guò)IM 460-1/IM 461-1 接口模塊為ER 供電。發(fā)送IM 460-1 兩個(gè)接口中的各個(gè)接口可通過(guò)5 A 的電流，也可本地連接中的每個(gè)ER 提供5 A 的電流。

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

（1）一個(gè)中央機(jī)架CR 上多可以連接21 個(gè)擴(kuò)展ER。

（2）應(yīng)該為擴(kuò)展機(jī)架ER 分配編號(hào)以便識(shí)別，需要在接收模塊IM 的編碼開(kāi)關(guān)中設(shè)置機(jī)架號(hào)；允許分配1～21 之間的任何機(jī)架號(hào)，但編號(hào)不得重復(fù)。

（3）在一個(gè)中央機(jī)架CR 中多可插入6 個(gè)發(fā)送模塊IM，一個(gè)中央機(jī)架CR 中只允許存在兩個(gè)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(gè)鏈中多可包括4 個(gè)擴(kuò)展模塊ER（不能傳輸5 V 電壓）或一個(gè)擴(kuò)展模塊ER（能傳輸5 V 電壓）。

（5）通過(guò)通信總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)限定為7 個(gè)機(jī)架，即1 個(gè)中央機(jī)架CR 和編號(hào)為1～6 的6 個(gè)擴(kuò)展模塊ER。