选矿自动控制系统通讯状态监测

（河钢集团宣钢机电公司，河北 张家口 075100）

关键字：选矿自动控制系统；RIO网络；系统字；通讯状态

本套自动控制系统在使用过程中，各控制站不同程度的出现了通讯闪断后自动恢复正常的情况，由于没有检测功能，维护人员很难判断出故障的问题所在，很大程度上影响了生产的稳定运行。经过技术人员观察发现控制系统各子站通讯均采用A、B网互为冗余的配置，而A、B网都存在不同层次的闪断现象，若A、B网同时闪断，或闪断的频率相同，就会造成从站与主站之间网络通讯中断，导致该站系统停机。

1 控制系统网络配置及故障分析

1.1 控制系统网络配置

该系统为三电一体化控制系统，采用施耐德公司Quantum系列PLC实现自动控制，按工艺流程共设有包括破碎、受矿、输送、堆取料机和矿尾处理5个PLC控制站，34个远程I/O站，一个工程师站，五个操作站。所有控制站、操作站、工程师站之间通过冗余以太网连接。控制站与远程I/O站之间的网络通讯协议为S908,通讯介质选用同轴电缆RG11和RG6型；各变电所及控制室之间的以太网通过光纤连接，编程软件为Unity 4.0系统。

1.2 网络故障分析

前期投产前，通过针对产生问题的外围环境和硬件配置两方面因素进行了一系列方案设计施工，解决了部分干扰问题并提高了系统网络适配性能。但是由于设计缺陷和所用设备材质等原因，在过去一段时间，各控制站不同程度的出现了通讯闪断后又自动恢复正常的情况，维护人员很难判断出故障的问题所在，很大程度上影响了生产的稳定运行。

通过对选矿控制系统远程I/O站进行观测，发现破碎、输送、堆取料机等几个控制站的远程I/O站在运行过程中A、B网通讯状态间隔断开，虽然间隔时间较短，但是因为每一个控制站的A、B网互为冗余，若是A、B网间断的频率相同，就会造成远程站通讯连接闪断，导致该站系统停机。如果能及时发现隐患点并进行处理，就可以及时处理网络故障，同时避免冗余网络故障导致系统停机。

在对施耐德Quantum系统网络配置原理研究后发现，Quantum PLC的系统参数可以用来显示PLC状态及远程I/O站的运行状态和通讯连接状态，在用户程序中分析这些系统参数，并通过程序处理实现控制站和远程I/O站通讯状态检测功能，就可以通过计算机编程快速定位故障点，大幅度减少维护人员故障判断的时间。

2 利用系统参数分析实现通讯状态检测

施耐德Quantum PLC使用%SW系统位显示PLC及其远程I/O的运行状态，其中系统字%SW542-%SW640是用来反映主站与各个远程I/O通讯状态的系统字。通过程序的编制，对%SW542-%SW640进行高低位拆分，分别对高、低位进行监测、采集、保存，来分析网络波动的频率，监测网络状态。

2.1 Quantum系统字%SW542到%SW640描述

2.1.1 全局通信状态%SW542到%SW544

字%SW542到%SW544是全局通信错误字。

①%SW542：显示了全局通信状态。其中%SW542.15=1表示通信操作正确，%SW542.14=1表示在线缆A上的通信操作正确，%SW542.13=1表示在线缆B上的通信操作正确，%SW542.11到8=通信计数器丢失，%SW542.7到0=重试总数计数。②%SW543：用于线缆A的全局错误总数计数。高字节表示检测到的错误计数，低字节表示“非响应”计数。③%SW544：用于线缆B的全局错误总数计数。高字节表示检测到的错误计数，低字节表示“非响应”计数。

2.1.2 远程站的状态%SW545到%SW640

字%SW545到%SW640用来描述远程站的状态，每一个远程站使用三个状态字。

①%SW545：显示第一个远程站的全局通信状态。其中%SW545表示显示第一个远程站的全局通信状态，%SW545.15=1表示通信操作正确，%SW545.14=1表示在线缆A上的通信操作正确，%SW545.13=1表示在线缆B上的通信操作正确，%SW545.11到8=通信计数丢失，%SW545.7到0=重试总数计数。②%SW546：是用于第一个远程站线缆A的全局错误总数计数。高字节表示检测到的错误计数，低字节表示“非响应”计数。③%SW547：是用于第一个远程站线缆B的全局错误总数计数。高字节表示检测到的错误计数，低字节表示“非响应”计数字。④%SW548到550分配给第2个远程站，%SW551到553分配给第3个远程站.......%SW638到640分配给第32个远程站。

2.2 系统字的拆分及监控程序

在Unity 4.0编程软件中，将系统字%SW542首先拆分出高字节和低字节，再将高字节拆分为位值，定义%SW542.15、%SW542.14、%SW542.13三个位变量，将系统字%SW543和%SW544拆分，取低字节定义变量。其中%SW542的低字节显示全网络“非响应”计数，若该数据反复在0-256之间变化，说明其网络有波动，变化越频繁其波动越强烈。高字节的第五位显示为“1”，B网通讯则正常；第六位显示为“1”，A网通讯则正常；第七位显示为“1”，A、B通讯则正常。%SW543的低字节显示A网络“非响应”计数，同理若该数据反复在0-256之间变化，说明其A网络有波动，变化越频繁波动越强烈。%SW544与%SW543同理，其他远程I/O站以此类推。

将各变量做趋势采集，通过分析趋势所展示的“非响应”计数在0-256之间的波动频率，来监测网络状态，迅速判断出是哪个时间段波动较强烈，是哪个远程站波动强烈引起通讯异常等等。

3 结语

通过在选矿自控系统各流程的程序中添加、编写CPU和子站通讯网络状态的监控程序，使得维护人员能随时对破碎站、受矿站、输送站和堆取料机站等控制系统中各子站通讯状态进行监控、及时发现通讯的波动点并及时进行处理，大幅度降低了故障发生率，为系统的稳定运行提供了可靠保障。