劉存寶

【摘 要】PA總線儀表連接了自動(dòng)化的過程控制中的手以及眼睛，形成一個(gè)子系統(tǒng)，連接方式為總線連接，在連接中利用了PROFIBUS協(xié)議，手以及眼睛包括流量、溫度以及壓力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，所構(gòu)成的子系統(tǒng)是獨(dú)立的。子系統(tǒng)不僅會(huì)傳遞信息到上位機(jī)，而且會(huì)傳遞指令到下位機(jī)。子系統(tǒng)和上位機(jī)，這二者是通信的關(guān)系。PA總線的出現(xiàn)不僅使整個(gè)系統(tǒng)更加可靠、更加具有可維護(hù)性，同時(shí)降低了工程成本以及系統(tǒng)成本。PA總線出現(xiàn)后，發(fā)展速度十分快，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸成熟。PA總線具有可維護(hù)性，而且性價(jià)比越來越優(yōu)越，在水泥廠種的應(yīng)用十分廣泛。

【關(guān)鍵詞】PA總線儀表；沙特；5000/d生產(chǎn)線；故障；干擾

1.PA儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

沙特AL-JOUF 5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的承包商是中國的一家公司，公司名稱是中國建材國際工程有限公司（英文簡(jiǎn)稱：CTIEC），西門子的PCS7系統(tǒng)是這次的DCS控制系統(tǒng)，無論是測(cè)震、料位，還是壓力、溫度，其傳感器都是總線技術(shù)儀表，F(xiàn)ROPIBUS協(xié)議是傳輸協(xié)議。

在項(xiàng)目AL-JOUF中，共設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)控制站六個(gè)，分別是水泥包以及粉磨，燒成窯頭與窯尾，原料粉末以及石灰石破碎。在設(shè)計(jì)時(shí)，無論是哪個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，其PA總線都是有兩條。原則上來講，現(xiàn)場(chǎng)儀表必須掛兩個(gè)Coupler，在掛時(shí)要考慮的因素有傳輸距離以及地理位置，這些Coupler在通訊時(shí)利用DP443-5以及ET200M linker。

2.常見故障以及處理

PA總線無論是在設(shè)計(jì)施工時(shí)，還是在使用以及維護(hù)的過程中，故障的產(chǎn)生在所難免，故障不僅多而且各不相同，故障原因則多種多樣，紛繁復(fù)雜。

2.1 PA儀表的干擾問題

2.1.1外部的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾

水泥廠的電氣設(shè)備十分多，包括電焊機(jī)、高壓電機(jī)，還有高、中、低壓的變頻器以及直流電源，這會(huì)干擾PA儀表；電氣線路具體的施工狀況，也就是電纜具體敷設(shè)狀況，這一因素也干擾PA儀表。以上兩個(gè)因素不僅會(huì)干擾PA儀表，而且會(huì)干擾PA電纜，最終導(dǎo)致各類故障的產(chǎn)生。

現(xiàn)場(chǎng)的PA總線儀表屬于二線制儀表的一類，在這種總線儀表中，PA電纜不僅負(fù)責(zé)傳輸總線的儀表信號(hào)，而且還要給總線儀表供電。從PA Coupler以及DP中會(huì)出來總線電壓，電壓大小是直流32.14V，這屬于弱電信號(hào)。這種信號(hào)在傳輸時(shí)容易受到干擾，干擾因素一般有兩種，高壓電機(jī)在啟動(dòng)后，高壓電纜就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這是第一種干擾因素；變頻器會(huì)產(chǎn)生高次諧波，這是第二中干擾因素。這種弱電信號(hào)被干擾后，會(huì)導(dǎo)致一系列問題的產(chǎn)生，首先是儀表超量程，然后DCS系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為該信號(hào)屬于無效信號(hào)，在中控畫面上則會(huì)顯示是壞值。

在AL-項(xiàng)目中，有時(shí)會(huì)調(diào)試原料粉磨系統(tǒng)，在這一調(diào)試過程中會(huì)開啟高壓電機(jī)以及中壓變頻風(fēng)機(jī)，這兩臺(tái)機(jī)器開啟后，本來正常的振動(dòng)、壓力以及溫度等就會(huì)馬上出現(xiàn)問題，在中控畫面上，這些信號(hào)都會(huì)出現(xiàn)壞值，這直接導(dǎo)致大型的原料磨以及風(fēng)機(jī)出現(xiàn)跳停等情況。在經(jīng)過總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，這些出問題的儀表，大部分都在同一條總線上，更為主要的是這些儀表雖然都受到了干擾，但被干擾程度卻各不相同。在測(cè)量PA總線電纜的電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)PA總線上出現(xiàn)了感應(yīng)電壓。根據(jù)這些證據(jù)可以確認(rèn)，故障出現(xiàn)的原因是感應(yīng)電壓的干擾。

針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)情況，解決措施是：對(duì)PA電纜進(jìn)行重新敷設(shè)，在重新敷設(shè)時(shí)一定要注意，首先遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，二者之間的距離越遠(yuǎn)越好；其次全部的PA總線外面一定要穿上鍍鋅的鋼管；鍍鋅鋼管必須進(jìn)行可靠的接地，這樣才能將感應(yīng)電壓徹底消除。這些措施采取后，總線上的PA儀表干擾這一問題全部得到了解決。

2.1.2 PA儀表本身接地導(dǎo)致的干擾

電儀表設(shè)備兩端都會(huì)有電纜，為了避免這兩個(gè)不同的電纜的不等電位產(chǎn)生感應(yīng)電流，在一般情況下，電氣儀表設(shè)備接地的方式都是單端接地，這樣無論是接地效果還是屏蔽效果都十分理想。PA儀表在安裝以及施工時(shí)，儀表顯示壞值以及通訊不暢等故障現(xiàn)象多發(fā)，原因一般是PA儀表在安裝施工的過程中，儀表本身出現(xiàn)屏蔽接地不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。

在AL-JOUF項(xiàng)目中，有時(shí)會(huì)調(diào)試石灰石壓碎這一系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)溫度儀表上曾經(jīng)顯示過壞值，因此采取的措施都是關(guān)于PA電纜干擾問題的措施，但是壞值現(xiàn)象卻一直存在。溫度變送器會(huì)有接線盒，在現(xiàn)場(chǎng)檢查儀表時(shí)發(fā)現(xiàn)，這一接線盒已經(jīng)和PA電纜的屏蔽層接觸，總線上有T型的接線頭金屬環(huán)，在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)這一金屬環(huán)也已經(jīng)和PA電纜屏蔽層相接觸，這兩個(gè)問題產(chǎn)生的原因應(yīng)該都是施工時(shí)的疏忽。不僅如此，現(xiàn)場(chǎng)雖然有很多PA儀表電纜，但是這些儀表電纜在接地時(shí)，接地的地點(diǎn)都是PLC柜內(nèi)。這導(dǎo)致的結(jié)果是儀表兩端都接地，兩個(gè)不等電位同時(shí)接地，儀表可能無法進(jìn)行正常的顯示。為了解決這一故障，要重新修剪PA電纜屏蔽層，為了使現(xiàn)場(chǎng)金屬外殼與PA電纜屏蔽層之間實(shí)現(xiàn)絕緣，在修剪時(shí)要包裹上絕緣膠帶。經(jīng)過以上的一些列措施，故障現(xiàn)象被消除。

PA總線儀表，直流32V是其工作的電壓，工作電流必須小于或等于1A。如果工作電流過大，那么DCS系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為是壞值，而過大的原因可能是外部的感應(yīng)電流已經(jīng)疊加到了儀表上。

2.2 DCS系統(tǒng)無法對(duì)PA儀表進(jìn)行識(shí)別

在AL-JOUR項(xiàng)目中，會(huì)調(diào)試總線儀表，在調(diào)試初期，DCS系統(tǒng)無法對(duì)PA儀表進(jìn)行識(shí)別，這種問題在出現(xiàn)時(shí)不是單個(gè)出現(xiàn)，而是整條總線上的所有儀表全部無法被DCS系統(tǒng)識(shí)別。原因以及處理措施可能如下：

DCS的系統(tǒng)硬件出現(xiàn)組態(tài)錯(cuò)誤。前文曾經(jīng)提到過，無論是PA儀表還是PA網(wǎng)絡(luò)，都是連接在了DP上，而且二者連接的方式都是通過連接器。在西門子PCS7系統(tǒng)中，系統(tǒng)與PA儀表之間會(huì)進(jìn)行通訊，通訊會(huì)經(jīng)過一系列的線路。

對(duì)于DCS系統(tǒng)來講，系統(tǒng)硬件以及軟件編程之間必須對(duì)應(yīng)一致，操作員站組態(tài)上會(huì)有系統(tǒng)硬件，施工現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有實(shí)際的硬件結(jié)構(gòu)，這二者必須相互一致。如果在各種各樣的原因下，軟件與硬件之間出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，那么CPU不僅無法識(shí)別PA儀表，而且也無法識(shí)別PA總線。

PA儀表的地址出現(xiàn)錯(cuò)誤。每條總線上都會(huì)有很多PA儀表，這些儀表的地址都是唯一的，這個(gè)地址說簡(jiǎn)單點(diǎn)就是PA儀表身份的一個(gè)象征。DCS系統(tǒng)中CPU無論是對(duì)PA儀表信息進(jìn)行掃描，還是對(duì)PA儀表信息進(jìn)行讀取，其根據(jù)都是PA儀表的地址。這個(gè)地址一旦出錯(cuò)，那么CPU無法識(shí)別儀表，因此所有PA儀表必須進(jìn)行地址寫入與地址分配。不僅如此，這個(gè)地址和系統(tǒng)硬件組態(tài)中出現(xiàn)的地址必須相互對(duì)應(yīng)。為了防止此類問題的發(fā)生，所選擇的儀表最好能自身進(jìn)行地址設(shè)定。

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