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董永卿

1  概述
塔里木石化廠氣體分餾裝置采用了熱泵技術(shù)，其核心設(shè)備為SRL451離心式丙烷壓縮機(jī)，驅(qū)動設(shè)備為NSL25/20蒸汽透平，控制系統(tǒng)采用了GE9070 PLC，雙冗余，熱備，上位機(jī)安裝了WinNT4.0操作系統(tǒng)，組態(tài)軟件是CIMPLICITY，PLC組態(tài)軟件是LogicMaster 9070。整套壓縮機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)場檢測、調(diào)節(jié)、控制和系統(tǒng)聯(lián)鎖自保等功能全部在GE9070 PLC上實(shí)現(xiàn)。蒸汽透平的速度調(diào)節(jié)由WoodWard505實(shí)現(xiàn)，壓縮機(jī)和透平的超速檢測、軸的徑向振動和軸向位移的檢測由Bently3500檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以上兩個系統(tǒng)除個別信號外，全部通過RS422口與GE9070 PLC的PCM卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)通訊。同時，由于壓縮機(jī)作為氣體分餾裝置上的一部分，其檢測控制的數(shù)據(jù)中，重要的部分，原設(shè)計將在PROVOX Ⅱ DCS上進(jìn)行實(shí)時顯示。2000年8月系統(tǒng)調(diào)試時，Bently3500和WoodWard505調(diào)速器與GE9070 PLC的通訊表現(xiàn)正常，本文主要探討有關(guān)GE9070與PROVOX Ⅱ DCS的通訊問題。
2  GE9070與PROVOX Ⅱ DCS通訊的實(shí)現(xiàn)
原設(shè)計為GE 9070 PLC與PROVOX Ⅱ DCS的通訊是通過PLC的CMM卡（通訊協(xié)處理模塊）與DCS的IDI卡（智能設(shè)備接口卡）之間完成的。CMM卡使用PORT 2，物理接口為RS422，PLC通訊軟件配置如下：
  接口方式：RS485 半雙工
  通訊協(xié)議：MODBUS RTU
  波特率：9600
  數(shù)據(jù)位：8
  停止位：1
  奇偶校驗(yàn)：NONE
  設(shè)備地址：1
根據(jù)PLC的通訊設(shè)置，DCS的IDI卡的組態(tài)為：
  IDI卡邏輯地址（H-D-F-C）：1-11-2-8
  通訊端口：PORT 1 RS485/422
  端口類型：HALF  DUPLX RS422/485(半雙工RS485/422)
  通訊協(xié)議：MODBUS RTU
  波特率：9600
  數(shù)據(jù)位：8
  停止位：1
  奇偶校驗(yàn)：NONE
 

(1)  主通信線接線圖

 (2)  副通信線接線圖

圖1  主副通信線接線圖

3  問題的引出及處理方法
把CMM卡和IDI卡按上述參數(shù)配置以后，根據(jù)圖1接線完畢，把IFC-111控制器進(jìn)行生成下裝，發(fā)現(xiàn)PLC 的CMM卡的PORT2通訊指示燈不閃爍，IDI卡的ACTIVE指示燈不亮，由此可以斷定PLC與DCS之間的通訊沒有建立，在檢查通訊線路沒有問題以后，主要從以下幾個方面對問題進(jìn)行隔離：
(1)  PLC的CMM模塊的物理接口與軟件配置方面：從接線圖1可知，從CMM的PORT2引出的是6條通訊線，而且CMM的物理接口選用的是RS422（沒有RS485接口），筆者通過LogicMaster軟件進(jìn)入PLC的CMM模塊的配置項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，端口類型只有RS232和RS485兩個選項(xiàng)，此處設(shè)置為RS485。當(dāng)時筆者就認(rèn)為是PLC的軟件設(shè)置與CMM的物理接口配置不匹配而出現(xiàn)了不能通訊的問題。但查找了有關(guān)CMM卡和LogicMaster軟件的資料，確認(rèn)該軟件版本兼容該CMM卡，按照常識，GE公司不會讓自己的產(chǎn)品出現(xiàn)這樣的錯誤，況且對于RS485與RS422通訊方式的轉(zhuǎn)換技術(shù)目前很成熟，有可能CMM模塊的物理接口是通過內(nèi)部電路已將RS485轉(zhuǎn)換成了RS422方式。當(dāng)時筆者認(rèn)為此項(xiàng)問題的假設(shè)可以排除。
(2)  IDI卡的組態(tài)方面：按照RS485的通訊特點(diǎn)，一般是3根通訊線，采用半雙工通訊，筆者就是依據(jù)PLC的設(shè)置來對IDI卡進(jìn)行上述組態(tài)的，那么，若CMM卡的RS485通訊方式被轉(zhuǎn)換成RS422后，采用6根通訊線，再采用半雙工方式組態(tài)，應(yīng)該不妥，于是，將IDI卡的端口類型改成全雙工，再生成下裝后，發(fā)現(xiàn)CMM卡的PORT2指示燈快速閃爍，IDI卡的ACTIVE指示燈亮，通訊指示燈閃爍，從表面來看，PLC和DCS的通訊已經(jīng)建立，筆者又進(jìn)入DCS的ENVOX診斷環(huán)境，確認(rèn)通訊鏈已經(jīng)建立，DCS向PLC發(fā)送的請求達(dá)到了回應(yīng)。
在DCS和PLC的通訊建立以后，筆者在DCS上建立了一個從PLC來的AI點(diǎn)TI-8417，該點(diǎn)在OWP畫面上顯示的數(shù)值與PLC對應(yīng)的信號一樣。可當(dāng)以為問題已經(jīng)解決時，發(fā)現(xiàn)該顯示點(diǎn)會出現(xiàn)短暫的UNAVIL（無效）狀態(tài)。筆者當(dāng)時認(rèn)為是PLC與DCS通訊過程中有干擾，于是通過以下幾個方面來隔離問題：
(1)  通訊線路的安裝或設(shè)置不當(dāng)引入干擾：RS422通訊線路阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射，總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，會造成阻抗的不連續(xù)。所以應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射。筆者的通訊線路原設(shè)計是從CMM卡引出六條多股軟銅線接到接線端子排TB42上，再從TB42用6根1.5mm2的銅芯電纜把信號延伸到IDI卡上，是否是總線的通訊電纜材質(zhì)不同出現(xiàn)的信號質(zhì)量下降呢？筆者按照CMM卡PORT2的25針D形頭上各針的信號布置，重新用8芯的通訊電纜焊接了一個25針D形插頭，把另一端與IDI卡直接相連，但是問題依然存在。
(2)  接地問題：PLC通訊鏈中第7針為接地端，筆者認(rèn)真檢查了PLC與IDI卡接地線是否有效連接，經(jīng)確認(rèn)，接地沒問題，況且，按照RS422通訊的電氣特性，接地端是可以浮空的。接地引入干擾的可能性被排除。
那么究竟是什么原因呢？筆者將該顯示點(diǎn)TI-8417添加到趨勢圖上觀察其信號曲線，這時發(fā)現(xiàn)趨勢圖上并無常見的干擾信號的特征，信號除出現(xiàn)短暫的無效狀態(tài)后，其顯示的數(shù)值很正常，而且還發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)無效狀態(tài)具有一定的周期性（約70秒鐘），那么這是否是DCS問題呢？筆者在同一趨勢面板上添加了在同一控制器（IFC-111）上組態(tài)的點(diǎn)，有意思的是，這些點(diǎn)也出現(xiàn)了TI-8417同樣的周期性狀態(tài)無效問題，而其它控制器（EMX-113）上的點(diǎn)卻沒有此問題。原因可能出在IFC-111控制器上。經(jīng)過筆者多方分析，還排除了IDI卡與IFC-111控制器沖突的可能性，最后重新對IFC-111控制器的通道進(jìn)行組態(tài)，只定義與IDI卡相關(guān)的點(diǎn)的通道，生成下裝后，問題消失。那么，IFC-111控制器上各點(diǎn)出現(xiàn)周期性的無效問題就可能是由于裝置不運(yùn)行，因其控制器對應(yīng)的現(xiàn)場3051智能變送器幾乎全部停用，控制器的錯誤率達(dá)到47%以上，這可能就是引起控制器IFC-111上各點(diǎn)出現(xiàn)周期性無效的直接原因。
4  結(jié)語
DCS和PLC的通訊到目前來說，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，特別是國際知名名牌的系統(tǒng)之間的通訊，是相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)和可靠的，因此在出現(xiàn)兩個系統(tǒng)間的通訊不能建立時，在確認(rèn)相關(guān)通訊卡沒有故障后，應(yīng)主要檢查通訊線路的連接和通訊參數(shù)的設(shè)置問題。另外，在處理本文中出現(xiàn)的顯示點(diǎn)的周期性無效的問題時，不能有先入為主的錯覺，不要總認(rèn)為所有的問題是外來的系統(tǒng)沖突造成的，要回頭看看自己的系統(tǒng)是否本身就有問題，免得走彎路。