鋁電解槽控機(jī)通訊故障的原因及處理方法

曹亞玲　張　濤

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

關(guān)鍵詞：鋁電解槽控機(jī)通訊故障

一、前言

鋁電解生產(chǎn)系列是由多臺(tái)串聯(lián)式直流鋁電解槽組成。目前，鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將槽控機(jī)設(shè)計(jì)為多CPU網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，按照采樣、操作、解析與顯示相對(duì)獨(dú)立的功能設(shè)計(jì)數(shù)個(gè)智能化的功能電路板。CAN總線是由德國(guó)Bosch公司為汽車的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，適用于工業(yè)過(guò)程控制主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備之間的互聯(lián)。CAN可以多種方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個(gè)字節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低，被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)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(dá)1Mbps，傳輸距離可達(dá)10kin。該控制系統(tǒng)由槽控機(jī)、通訊設(shè)備、接口機(jī)、管理機(jī)等幾部分組成，在工作站與現(xiàn)場(chǎng)之間，系統(tǒng)采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。光纖通訊與CAN總線相結(jié)合可以從根本上提高通訊的速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制，采用光纖傳輸，可明顯降低信號(hào)的衰減程度．提高信號(hào)質(zhì)量、解決傳輸過(guò)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(jī)、分配器與槽控機(jī)通訊過(guò)程中，問題較為突出，具體表現(xiàn)為：?jiǎn)尾蹮o(wú)通訊、多槽無(wú)通訊、工區(qū)無(wú)通訊等幾種。由于現(xiàn)階段槽控機(jī)采用獨(dú)立CPU進(jìn)行作業(yè)，在無(wú)通訊狀況下，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)不會(huì)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(yǔ)音報(bào)警、數(shù)據(jù)采集與匯總、報(bào)表生成等一系列問題，客觀上對(duì)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。

當(dāng)單槽或系列發(fā)生無(wú)通訊故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及控制參數(shù)進(jìn)行采集，更不能保證對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行有效的調(diào)整和控制。在無(wú)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(huì)受到很大的影響，而電流的降低更會(huì)惡化鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)對(duì)槽況的控制，從而帶來(lái)更多的效應(yīng)，這樣會(huì)進(jìn)入一個(gè)可怕的惡循環(huán)過(guò)程。綜上所述，當(dāng)無(wú)通訊故障發(fā)生時(shí)，控制效果、控制精度都會(huì)受到干擾，隨故障持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)，槽況惡化的程度也隨之增加。為保證第一時(shí)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(jìn)行分類，分類的依據(jù)不僅包括故障發(fā)生的特點(diǎn)，還要通過(guò)對(duì)鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)的信息傳遞流程進(jìn)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(diǎn)，為構(gòu)成鋁電解集敬式控制系統(tǒng)而開發(fā)的。同一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)內(nèi)根據(jù)實(shí)際使用的情況可同時(shí)插入多塊PC_CAN智能通訊板，它與鋁電解槽控機(jī)構(gòu)成主從式控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播或多點(diǎn)方式通訊。

當(dāng)管理機(jī)與槽拉機(jī)通訊頻率設(shè)定在適當(dāng)范圍內(nèi)，可以保證槽控機(jī)與接口機(jī)正常的通訊，但如果超出這個(gè)范圍或低于這個(gè)范圍。就會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在引起通訊故障的原因中，CAN卡傳輸信號(hào)的頻率過(guò)大，周期過(guò)短，會(huì)造成CAN在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)發(fā)生堵塞，這種情況會(huì)對(duì)部分工區(qū)造成一定規(guī)模的無(wú)通訊故障。

2、光纖發(fā)生故障。光纖通訊是通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和理想選擇，光纖具有容量大、信號(hào)衰弱小、防干擾性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。光纖通訊與CAN總線相結(jié)合可以從根本上提高通訊的速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。在此鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)的組成中，將光纖作為連接槽控機(jī)與接口機(jī)通訊的主要載體，從而保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集和系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)調(diào)整。但如果光纖發(fā)生意外的破壞或損傷，勢(shì)必會(huì)對(duì)系統(tǒng)通訊造成毀滅性的打擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(jī)、分配箱與槽控機(jī)的信號(hào)(CAN通訊信號(hào)、系列電流脈沖信號(hào))均經(jīng)光電隔離中繼器進(jìn)行隔離后連接至各槽控機(jī)。對(duì)來(lái)自整流所的系列電流和系列電壓信號(hào)都經(jīng)SPD避雷模塊再引入使用，對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)槽控機(jī)的輸八、輸出信號(hào)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?yàn)檗D(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(duì)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(cuò)誤。接口機(jī)與槽控機(jī)的通訊方式?jīng)Q定了每臺(tái)槽控機(jī)具有自身固定的IP地址，其IP地址的設(shè)定是人工手動(dòng)完成的。但當(dāng)IP地址發(fā)生重復(fù)時(shí)，將會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)極大的破壞，會(huì)造成部分槽或整個(gè)工區(qū)發(fā)生無(wú)通訊故障。

5、槽控機(jī)主板發(fā)生死機(jī)。由于季節(jié)變化的原因，槽控機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在不同的故障隱患，當(dāng)夏季炎熱的溫度加之電解槽高溫的烘烤，將會(huì)對(duì)槽控機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成很大的考驗(yàn)。在生產(chǎn)過(guò)程中就發(fā)生過(guò)多次由于槽控機(jī)主板發(fā)生故障引發(fā)了槽控機(jī)突然“死機(jī)”的現(xiàn)象，這種槽控機(jī)主板引發(fā)的故障會(huì)對(duì)單槽通訊造成巨大的影響。

三、通訊故障解決措施

1、針對(duì)管理機(jī)及裝配的CAN卡，發(fā)生故障后，要及時(shí)對(duì)CAN卡復(fù)位，或者重新啟動(dòng)管理機(jī)控制程序或管理機(jī)操作系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)要對(duì)CAN卡或網(wǎng)卡及內(nèi)部配件進(jìn)行重新安裝或更換。

2、當(dāng)光纖或通訊轉(zhuǎn)換模塊發(fā)生故障時(shí)，要在第一時(shí)間內(nèi)確定故障發(fā)生點(diǎn)，理清光纖線路，連接備用通訊線路及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)故障清除后，再對(duì)損壞模塊進(jìn)行徹底修理或更換。

3、槽控機(jī)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(cuò)誤。元器件故障要及時(shí)更換；當(dāng)槽控機(jī)通訊地址發(fā)生錯(cuò)誤，可能會(huì)造成無(wú)規(guī)律的部分槽通訊故障，這時(shí)需要確定通訊地址錯(cuò)誤的電解槽，其方法主要是根據(jù)近期更換主板的紀(jì)錄，或者通過(guò)系統(tǒng)的停和關(guān)來(lái)確定究竟是哪一個(gè)槽地址發(fā)生錯(cuò)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(cuò)誤槽是否在所停范圍內(nèi)。然后再縮小確認(rèn)范圍，直至將地址錯(cuò)誤的電解槽查出。最后將地址錯(cuò)誤的槽控機(jī)恢復(fù)正確的地址，再全部轉(zhuǎn)換成聯(lián)機(jī)狀態(tài)。

四、結(jié)論

鋁電解自動(dòng)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(huì)對(duì)生產(chǎn)造成無(wú)法估量的損失。解決了槽控機(jī)的通訊問題對(duì)鋁電解穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗起著決定性的作用。