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淺談槽控機(jī)通訊故障的原因及處理方法
（作者未知） 2009/12/22
摘要：介紹了槽控機(jī)通訊故障的原因及處理方法。
關(guān)鍵詞：CAN總線 光纖 槽控機(jī)
目前，鋁電解自動控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將槽控機(jī)設(shè)計為多CPU網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，按照采樣、操作、解析與顯示個數(shù)相對獨(dú)立的功能設(shè)計數(shù)個智能化的功能模塊(電路板)，各模塊均有自己的CPU，可相對獨(dú)立的運(yùn)行，并通過內(nèi)部CAN總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)彼此間的數(shù)據(jù)交換和多CPU協(xié)同工作。多CPU網(wǎng)絡(luò)體系中的CPU能并行運(yùn)行、協(xié)同工作，因此綜合數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大，能很好地滿足高度智能化控制的要求。
某公司鋁電解自控系統(tǒng)采用的是國內(nèi)一家鋁鎂設(shè)計院自動化研究所開發(fā)研制的《鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)》，槽控機(jī)彼此數(shù)據(jù)交換是通過CAN總線來完成的，CAN總線即控制局域網(wǎng)絡(luò)，是由德國Bosch公司為汽車的監(jiān)測和控制系統(tǒng)而設(shè)計的總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，適用于工業(yè)過程控制主設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備之間的互聯(lián)。CAN可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可按系統(tǒng)實(shí)時性要求分成不同的優(yōu)先級，一旦發(fā)生總線沖突，會減少總線仲裁時間。CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，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(rèn)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(dá)1Mbps，傳輸距離可達(dá)10km。
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)對設(shè)備的實(shí)時控制，采用光纖傳輸，明顯降低信號的衰減程度，從而為提高信號質(zhì)量通訊信號解決傳輸過程中容易失真和抗干擾性差等問題。
1.通訊故障
在經(jīng)過近兩年的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗過程中，《鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)》基本滿足鋁電解生產(chǎn)的需要，但在接口機(jī)、槽控機(jī)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(jī)采用獨(dú)立CPU進(jìn)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(yán)重影響。當(dāng)部分車間、工區(qū)、單槽發(fā)生無通訊故障時，監(jiān)控系統(tǒng)無法實(shí)時對生產(chǎn)數(shù)據(jù)及控制參數(shù)進(jìn)行采集，更不能保證對生產(chǎn)進(jìn)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(yīng)控制系統(tǒng)對槽況的控制，從而帶來更多的效應(yīng)，這樣會進(jìn)入一個可怕的惡循環(huán)過程。綜上所述，當(dāng)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。
2．故障分析
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(jìn)行分類，分類的依據(jù)不僅包括故障發(fā)生的特點(diǎn)，還要通過對鋁電解自適應(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：
2．1通訊CAN卡數(shù)據(jù)堵塞
當(dāng)接口機(jī)與槽控機(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(jìn)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(jìn)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。
2．2光纖發(fā)生故障
光纖通訊是通訊技術(shù)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(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)對設(shè)備的實(shí)時控制。 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)的及時采集和系統(tǒng)控制的實(shí)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(yán)重時會造成全系統(tǒng)通訊故障，危害極大。
2．3通訊轉(zhuǎn)換模塊損壞
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)生故障的頻率要高于光纖的故障發(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。
2．4總線驅(qū)動器受到干擾
由于鋁電解自適應(yīng)控制系統(tǒng)槽控機(jī)的通訊傳遞模式采用的是主從式，且信號在下位機(jī)傳遞過程中會發(fā)生一定的衰減，所以系統(tǒng)在傳遞過程中要對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯�，總線驅(qū)動器就是起到這樣的功能。當(dāng)總線驅(qū)動器受到外界因素的破壞和干擾，將會信號的傳遞造成局部的損害，部分工區(qū)將會發(fā)生通訊故障。
2．5通訊地址發(fā)生錯誤
接口機(jī)與（未完，下一頁）
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