Analysis and Disposal on Equipment Malfuction Caused by the CommunicationInterference⊙ Yue Haiping, Ge Huaishu (Dalian Micro Stone Machinery Co., Ltd., Dalian 116110, Liaoning, China)
通讯干扰引起设备异常动作故障的分析及处理
⊙ 岳海平 葛怀术（大连迈仕通机械有限公司，辽宁大连 116100）在造纸厂重质碳酸钙主要用于涂布白卡纸、铜版纸生产，造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加，已从5%～10%上升到30%左右，其用量在造纸工业中呈逐年递升的趋势，重质碳酸钙的填加量增多，不仅可以降低造纸生产成本，并可以提高纸张的松厚度、表观细腻性、吸水性，使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀。年碳酸钙使用量超过5万 t，在造纸厂内自行建立碳酸钙车间，生产干粉、泥浆，送到涂料制备工段使用，是最优的配置。
图1是造纸厂典型重质碳酸钙工艺示意图，包括破碎、干磨、湿磨三个工段，可根据现场区域调整设备配置，此项目是沿一个方向顺序依次布置设备，第一工段为粗破碎及细破碎工段，约12 m长区域；第二工段
岳海平 先生
工程师，公司工程部经理；从事全自动智能
重质碳酸钙生产工艺设计、项目管理工作。
为立磨工段，约18 m长区域；第三段为配料及湿磨工段，约占20 m长区域。主要配置破碎机-立式干磨机-配料罐-立式湿磨机，碳酸钙矿石原料平均粒径小于400 mm，破碎后矿石平均5 mm，立磨机干粉平均粒径小于45 μm、2 μm含量大于35%，湿磨机出来的泥浆为2 μm含量大于75%。三台湿磨机按此工艺配置，可生产C65、C90、C95及C98级碳酸钙，产成品白度降低少、品质稳定、粒径分布窄，设备运行维护成本低、维护工作量少等。
中图分类号：TS736; TS727.6 文献标志码：BB 文章编号：1007-9211(2021)06-0046-03
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关键词：重质碳酸钙；生产流程；设备异常动作；故障分析；
措施
Key words: ground calcium carbonate; production process; equipment abnormal action; fault analysis; measures
1 系统PLC配置
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第42卷第6期 2021年3月
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自动化控制系统采用西门子CPU 315-2DP软冗余控制器，4个ET200M 153-1通讯从站，控制室配置2台DELL计算机做上位机，一台做工程师站，一台做操作员站，监控及组态软件为西门子SIMATIC WinCC 6.2版本，编程软件为SIMATIC Step7 5.4版本。全部设备的联锁保护均在PLC内实现，除现场重要设备配有现场操作按钮外，其余电机设备均在上位机上启停操作。通讯网络采用Profibus-DP通讯方式，通讯速率1.5 Mbps，CPU通过Profibus-DP总线连接MCC室的16台变频器，以及连接到两台上位机。控制系统网络见图2。
生产实践2 故障现象
干磨工段、湿磨工段设备在正常运行时，偶尔会有发生破碎工段设备A05或A02不定时停止运行，从而导致系统发生堵料故障，堵料问题处理后，重新开机后又一切正常。从上位机运行记录及趋势图查看，与正常顺控、联锁停机不同。正常停机过程，电脑趋势呈先上升后再下降趋势，而在设备异常停止运行时电流突然断崖式消失。参见PLC监控画面（见图3、图4）。
3 现场检查及故障排查
3.1
PLC程序检查
检查PLC程序，确认DP地址没有重复，破碎、干磨、湿磨程序均采用不同的功能块编制，中间变量均未发现不同功能块重复调用现象。在工艺上三段独立运
图3 故障时监控画面（1）
图1 重质碳酸钙生产工艺流程
图2 控制系统网络图图4 故障时监控画面（2）
China Pulp & Paper IndustryMar., 2021 Vol.42, No.647
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Profibus-DP通讯电缆自PLC柜到湿磨315 kW变频器这段，虽有保证通讯电缆与动力电缆间距离大于10 cm，但有一段30 cm长区域通讯电缆与动力电缆是平行敷设，电机高电流运行时，产生的磁场很有可能会对通讯信号造成干扰，导致发生动作异常（见图5）。发现入的DP线屏蔽层有接到金属压板上，但馈出到另一台315 kW变频器的Profibus-DP线屏蔽层有一侧未压到金属压板上，分析有可能屏蔽层未连接成等电位，站点间存在电位差，在Profibus-DP电缆上产生的连接电流将会降低信号屏蔽功能（图6）。
(4）讨论后制订改进方案，将从PLC柜到湿磨机315 kW变频器的Profibus-DP电缆从架上拆出、重新敷设，即不经过MCC室底部的电缆桥架，在MCC室内墙壁上固定、单独穿管敷设，以避开全部电机动力电缆；并将315 kW变频器的Profibus-DP电缆规范连接，将Profibus-DP电缆屏蔽层一同压到金属压板上。经以上改造后，后续未再发生破碎工段A05或A02设备异常停机问题。
行，没有交叉控制信号，分析问题原因可能是由于通讯干扰导致。3.2
站点数量及DP电缆连接检查
经确认通讯速率1.5 Mbps，DP电缆总长度小于50 m，所连接的站点数小于32个，在西门子标准允许的范围内。3.3
DP电缆敷设及连接检查
(1）检查后确认，此项目采用的是西门子Profibus-DP正品通讯电缆，质量本身没有问题。PLC柜及全部的变频器均安装在一楼的MCC室内，Profibus-DP电缆自PLC柜起，依次经过干磨变频器、湿磨变频器后上到二楼DCS室，连接两台上位机，通讯网络连接没有问题。
(2）从PLC柜内开始，逐点检查Profibus-DP电缆敷设、站点连接是否规范。检查发现Profibus-DP电缆均采用单独的线槽敷设，且通讯电缆与动力电缆间保持10cm安全间距。各DP站点上的终端电阻均为off位置，最后一个站点DP接头有打到on位置。MCC柜内变频器上的Profibus-DP接头均按照西门子安装规范执行，屏蔽层长10 mm左右，并均将屏蔽层压到金属压夹下，且屏蔽层未与红绿芯接触。
(3）检查到湿磨315 kW变频器柜时，发现
4 总结
从这起电气设备运行过程中异常停机故障问题的处理过程来看，由于Profibus-DP通讯信号为低电平，在电力传动系统中，不可避免地容易受到外部环境的影响，导致通讯数据受到干扰，本案例便产生了传动设备动作异常。在保证规范合理设计、选型的前提条件下，影响系统的运行稳定，更多依赖于施工阶段严格按照标准科学规范作业，根据实际施工条件灵活调整，尽量保证通讯电缆与动力电缆间距离，避免平行敷设。Profibus-DP电缆接头连接，要按照西门子标准要求，连接好通讯电缆屏蔽层接地。
在实际生产应用中，造成通讯故障的因素很多，会涉及到PLC软件的程序设置、通讯模块的选型及连接、Profibus-DP接头的连接、Profibus-DP电缆的敷设等。不能拘泥于某一处可能的原因，要软件、硬件全面检查，多种方法配合使用。已经在运行的Profibus-DP网络设备，经过常年的运行，并受到周围环境温度、湿度、震动等影响，也有可能会发生通讯异常问题，需提前做好预防性检查、检测工作，以保证设备运行稳定。
图5 30cm长区域通讯电缆与动力电缆平行敷设
图6 Profibus-DP线屏蔽异常
[收稿日期:2020-07-31]
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第42卷第6期 2021年3月
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