立式退火炉风机传动网络故障处理及改造

摘 要：本文针对河钢邯钢高强连退线炉区风机传动系统网络所出现的问题，利用智能网络诊断工具，结合专业诊断软件，确定网络系统不稳定原因，最终通过使用隔离器对初始传动网络进行划分，实现了各分支网络的电气隔离，最终达到风机传动设备的稳定运行。

关键词：网络故障;检测模块;网络改造;隔离器

1 河钢邯钢高强连退线风机传动网络拓扑结构

河钢邯钢高强连退线退火炉的控制系统PLC采用西门子S7 417-5H，整个风机传动系统的变频器涵盖G120、G130和S120各个系列。整个风机传动系统Profibus网络的总线源头为PLC的一个DP口，然后经过3个DP/DP coupler后与中继器RS485相连，同时考虑到PLC与风机传动设备的距离问题，使用了一个网络中继器RS485，炉区所有风机传动设备的变频器通过CU230或CU320串接在中继器RS485的一个网段中，RS485的另外一个网段连接有控制电加热以及恒速电机的远程IO柜CMH01，整个Profibus网络的通讯速率设定为1.5Mbit/s。

2 风机传动网络故障现象及原因分析

2.1 风机传动网络故障现象

2017年底，炉区风机传动设备不间断报故障造成停机，故障设备少则涉及两三台，多则导致整个网络瘫痪，导致炉区被迫停车，每次故障都造成不同程度的废次降，对生产造成了恶劣影响。故障发生后，在HMI画面显示错误信息为风机电机不具备Ready信号，利用传动调试软件Starter对涉及的风机传动进行在线诊断，在历史报警里面找到错误代码为F1910，查询相关手册显示故障内容为通讯问题。

2.2 风机传动网络故障原因分析

由于涉及的站点并不固定，没有规律性可循，表现为网络不稳定。Profibus通讯网络不稳定的原因主要包括终端电阻设置问题和屏蔽与接地问题，他们都为导致网络中站点电压异常。按照Profibus通讯规定，在通讯正常时，电压信号几乎是“四方形”波形，振幅在5V左右;而当通讯出现问题时，如出现终端电阻断路，则电压值由于反射波存在而变得很高;而当终端电阻出现短路时，电压则低于正常值。

为了确定故障点，我们利用停机时间，将PROCENTEC公司的COMbricks检测模块安装到网络里面，利用检测模块设备自带的ProfiTrace软件通过以太网线连接COMbricks的头站。诊断结果显示整个传动网络通讯质量比较差，各站点电压在3.2V左右，部分站点电压只有2.11V，且电压波动比较厉害，电压最小值只有0.2V。接着利用ProfiTrace软件在其Oscilloscope image页面中发现大部分站点波形中存在较大的干扰因素。

由于所有的风机传动设备都在同一个网段中，传动设备之间没有任何的电气隔离措施，一旦某一个站点的出现问题，都极有可能波及到其他设备，这就是为什么不同站点会出现网络故障的原因。

3 风机传动网络改造

为了进一步确定故障点，同时将事故对生产的影响程度降低到最低，我们决定对原来的网络进行重新划分，同时在网络中增加隔离器ProfiHub B5+，目的在于让各支路站点实现彻底的电气隔离，这样在某一个站点出现问题的时候，只会导致该站点所在支路的其他站点出现问题，而不会影响其他支路站点，不仅便于故障点的排除，而且可以将损失降低到最小。

在经过第一次改造后，首次发生问题的站点涉及到EV502和EV508，其它支路的站点没有出現问题，说明改造的方向是正确的。随后我们将存在问题的支路再次划分，最终的网络改造图如图1所示，之后我们对各站点的实时波形进行检查，发现EV502处电压存在不稳定现象，通过排查DP接头连接情况，规范Profibus屏蔽连接而将问题解决。

经过对风机传动网络进行改造后，由于隔离器ProfiHub B5+具备网络隔离和信号增强的作用，大大提高的炉区传动网络运行稳定性，且波形近似“四方形”波形，再也没有出现网络闪断现象，各站点波形电压值都提高到5V以上，符合通讯稳定性要求。

4 结语

河钢邯钢高强连退线炉区风机传动网络的成功改造，解决了风机传动网络的通讯问题，提高了炉区风机传动设备的运行稳定性，保障了退火工艺的顺利执行。

整个故障处理过程中，通过使用COMbricks智能检测模块，使得PROFIBUS网络检测更加便捷，可以快速检测整个网络上每一个站点的实时状况，包括节点电压、波形、掉站情况等，使得网络常见故障无处遁形，有利于现场PROFIBUS网络故障的快速判断和解决。

参考文献：

[1]程金良，单恩芝，林海等.Profibus-DP网络故障及诊断[J].冶金自动化，2013（7）：64-66.

作者简介：

周恒龙（1984- ），男，工程师，2008年毕业于太原理工大学自动化专业，现从事退火炉维护工作。