曹亞玲　張　濤

摘要：本文主要從鋁電解槽控機的通訊故障原因分析、槽控機通訊故障解決措施兩方面來論述。

關鍵詞：鋁電解槽控機通訊故障

一、前言

鋁電解生產(chǎn)系列是由多臺串聯(lián)式直流鋁電解槽組成。目前，鋁電解自動控制系統(tǒng)采用先進的現(xiàn)場總線技術和網(wǎng)絡通信技術將槽控機設計為多CPU網(wǎng)絡體系結構，按照采樣、操作、解析與顯示相對獨立的功能設計數(shù)個智能化的功能電路板。CAN總線是由德國Bosch公司為汽車的監(jiān)測和控制系統(tǒng)而設計的總線式串行通訊網(wǎng)絡，適用于工業(yè)過程控制主設備和監(jiān)控設備之間的互聯(lián)。CAN可以多種方式工作，網(wǎng)絡上任意節(jié)點均可主動向其它節(jié)點發(fā)送信息。CAN采用短幀結構，每一幀為8個字節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低，被公認為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一。其傳輸介質(zhì)可用雙絞線、同軸電纜或光纖，通訊速率最高達1Mbps，傳輸距離可達10kin。該控制系統(tǒng)由槽控機、通訊設備、接口機、管理機等幾部分組成，在工作站與現(xiàn)場之間，系統(tǒng)采用光纖進行數(shù)據(jù)傳遞。光纖通訊與CAN總線相結合可以從根本上提高通訊的速度，從而實現(xiàn)對設備的實時控制，采用光纖傳輸，可明顯降低信號的衰減程度．提高信號質(zhì)量、解決傳輸過程中容易失真和抗干擾性差等問題。

二、通訊故障原因分析

在管理機、分配器與槽控機通訊過程中，問題較為突出，具體表現(xiàn)為：單槽無通訊、多槽無通訊、工區(qū)無通訊等幾種。由于現(xiàn)階段槽控機采用獨立CPU進行作業(yè)，在無通訊狀況下，現(xiàn)場生產(chǎn)不會立即發(fā)生重大的故障，但通訊故障的發(fā)生影響到了參數(shù)下發(fā)、語音報警、數(shù)據(jù)采集與匯總、報表生成等一系列問題，客觀上對生產(chǎn)造成了嚴重影響。

當單槽或系列發(fā)生無通訊故障時，監(jiān)控系統(tǒng)無法實時對生產(chǎn)數(shù)據(jù)及控制參數(shù)進行采集，更不能保證對生產(chǎn)進行有效的調(diào)整和控制。在無通訊故障得到解決之后，往往是該車間、工區(qū)、單槽的電壓頗高，其系列電流會受到很大的影響，而電流的降低更會惡化鋁電解自適應控制系統(tǒng)對槽況的控制，從而帶來更多的效應，這樣會進入一個可怕的惡循環(huán)過程。綜上所述，當無通訊故障發(fā)生時，控制效果、控制精度都會受到干擾，隨故障持續(xù)時間的增長，槽況惡化的程度也隨之增加。為保證第一時間將通訊故障排除，使生產(chǎn)損失降到最小，系統(tǒng)控制人員將故障發(fā)生的原因進行分類，分類的依據(jù)不僅包括故障發(fā)生的特點，還要通過對鋁電解自適應控制系統(tǒng)的信息傳遞流程進行分析，最后得出了以下幾方面的原因：

1、PC_CAN智能通訊板數(shù)據(jù)堵塞。PC_CAN智能通訊板是根據(jù)鋁電解控制系統(tǒng)的特點，為構成鋁電解集敬式控制系統(tǒng)而開發(fā)的。同一臺PC計算機內(nèi)根據(jù)實際使用的情況可同時插入多塊PC_CAN智能通訊板，它與鋁電解槽控機構成主從式控制系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)點對點、廣播或多點方式通訊。

當管理機與槽拉機通訊頻率設定在適當范圍內(nèi)，可以保證槽控機與接口機正常的通訊，但如果超出這個范圍或低于這個范圍。就會影響到系統(tǒng)的正常工作和生產(chǎn)的正常進行。在引起通訊故障的原因中，CAN卡傳輸信號的頻率過大，周期過短，會造成CAN在進行數(shù)據(jù)處理時發(fā)生堵塞，這種情況會對部分工區(qū)造成一定規(guī)模的無通訊故障。

2、光纖發(fā)生故障。光纖通訊是通訊技術的發(fā)展趨勢和理想選擇，光纖具有容量大、信號衰弱小、防干擾性強、成本低等特點。光纖通訊與CAN總線相結合可以從根本上提高通訊的速度，從而實現(xiàn)對設備的實時控制。在此鋁電解自適應控制系統(tǒng)的組成中，將光纖作為連接槽控機與接口機通訊的主要載體，從而保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的及時采集和系統(tǒng)控制的實時調(diào)整。但如果光纖發(fā)生意外的破壞或損傷，勢必會對系統(tǒng)通訊造成毀滅性的打擊，嚴重時會造成全系統(tǒng)通訊故障，危害極大。

3、通訊轉(zhuǎn)換模塊損壞。管理機、分配箱與槽控機的信號(CAN通訊信號、系列電流脈沖信號)均經(jīng)光電隔離中繼器進行隔離后連接至各槽控機。對來自整流所的系列電流和系列電壓信號都經(jīng)SPD避雷模塊再引入使用，對與現(xiàn)場槽控機的輸八、輸出信號均采用光纖隔離方式避雷。通訊轉(zhuǎn)換模塊是連接光纖與通訊電纜的重要組成部分，轉(zhuǎn)換模塊發(fā)生故障的頻率耍高于光纖的故障發(fā)生率，因為轉(zhuǎn)換模塊不是像光纖深埋于地下，而是懸掛于建筑物上或安裝于封閉箱中，但其通訊故障發(fā)生后對生產(chǎn)造成的影響與光纖故障具有同樣的破壞力。

4、通訊地址發(fā)生錯誤。接口機與槽控機的通訊方式?jīng)Q定了每臺槽控機具有自身固定的IP地址，其IP地址的設定是人工手動完成的。但當IP地址發(fā)生重復時，將會給系統(tǒng)帶來極大的破壞，會造成部分槽或整個工區(qū)發(fā)生無通訊故障。

5、槽控機主板發(fā)生死機。由于季節(jié)變化的原因，槽控機在生產(chǎn)運行過程中會存在不同的故障隱患，當夏季炎熱的溫度加之電解槽高溫的烘烤，將會對槽控機運行的穩(wěn)定性造成很大的考驗。在生產(chǎn)過程中就發(fā)生過多次由于槽控機主板發(fā)生故障引發(fā)了槽控機突然“死機”的現(xiàn)象，這種槽控機主板引發(fā)的故障會對單槽通訊造成巨大的影響。

三、通訊故障解決措施

1、針對管理機及裝配的CAN卡，發(fā)生故障后，要及時對CAN卡復位，或者重新啟動管理機控制程序或管理機操作系統(tǒng)，嚴重時要對CAN卡或網(wǎng)卡及內(nèi)部配件進行重新安裝或更換。

2、當光纖或通訊轉(zhuǎn)換模塊發(fā)生故障時，要在第一時間內(nèi)確定故障發(fā)生點，理清光纖線路，連接備用通訊線路及時恢復系統(tǒng)運行，當故障清除后，再對損壞模塊進行徹底修理或更換。

3、槽控機本體發(fā)生故障引起通訊故障的囟素包括：元器件故障和通訊地址錯誤。元器件故障要及時更換；當槽控機通訊地址發(fā)生錯誤，可能會造成無規(guī)律的部分槽通訊故障，這時需要確定通訊地址錯誤的電解槽，其方法主要是根據(jù)近期更換主板的紀錄，或者通過系統(tǒng)的停和關來確定究竟是哪一個槽地址發(fā)生錯誤，具體的方法是：先停掉部分電解槽。將部分電解槽打至停槽狀態(tài)，然后根據(jù)通訊狀況，判斷地址錯誤槽是否在所停范圍內(nèi)。然后再縮小確認范圍，直至將地址錯誤的電解槽查出。最后將地址錯誤的槽控機恢復正確的地址，再全部轉(zhuǎn)換成聯(lián)機狀態(tài)。

四、結論

鋁電解自動控制系統(tǒng)是生產(chǎn)中最重要控制系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)一旦發(fā)生通訊故障，將會對生產(chǎn)造成無法估量的損失。解決了槽控機的通訊問題對鋁電解穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗起著決定性的作用。