PA总线仪表在沙特AL—JOUF5000t/d生产线的应用及故障处理

刘存宝

【摘 要】PA总线仪表连接了自动化的过程控制中的手以及眼睛，形成一个子系统，连接方式为总线连接，在连接中利用了PROFIBUS协议，手以及眼睛包括流量、温度以及压力、执行机构等，所构成的子系统是独立的。子系统不仅会传递信息到上位机，而且会传递指令到下位机。子系统和上位机，这二者是通信的关系。PA总线的出现不仅使整个系统更加可靠、更加具有可维护性，同时降低了工程成本以及系统成本。PA总线出现后，发展速度十分快，现在已经逐渐成熟。PA总线具有可维护性，而且性价比越来越优越，在水泥厂种的应用十分广泛。

【关键词】PA总线仪表；沙特；5000/d生产线；故障；干扰

1.PA仪表系统结构

沙特AL-JOUF 5000t/d水泥熟料生产线的承包商是中国的一家公司，公司名称是中国建材国际工程有限公司（英文简称：CTIEC），西门子的PCS7系统是这次的DCS控制系统，无论是测震、料位，还是压力、温度，其传感器都是总线技术仪表，FROPIBUS协议是传输协议。

在项目AL-JOUF中，共设有现场控制站六个，分别是水泥包以及粉磨，烧成窑头与窑尾，原料粉末以及石灰石破碎。在设计时，无论是哪个现场控制站，其PA总线都是有两条。原则上来讲，现场仪表必须挂两个Coupler，在挂时要考虑的因素有传输距离以及地理位置，这些Coupler在通讯时利用DP443-5以及ET200M linker。

2.常见故障以及处理

PA总线无论是在设计施工时，还是在使用以及维护的过程中，故障的产生在所难免，故障不仅多而且各不相同，故障原因则多种多样，纷繁复杂。

2.1 PA仪表的干扰问题

2.1.1外部的电气设备产生干扰

水泥厂的电气设备十分多，包括电焊机、高压电机，还有高、中、低压的变频器以及直流电源，这会干扰PA仪表；电气线路具体的施工状况，也就是电缆具体敷设状况，这一因素也干扰PA仪表。以上两个因素不仅会干扰PA仪表，而且会干扰PA电缆，最终导致各类故障的产生。

现场的PA总线仪表属于二线制仪表的一类，在这种总线仪表中，PA电缆不仅负责传输总线的仪表信号，而且还要给总线仪表供电。从PA Coupler以及DP中会出来总线电压，电压大小是直流32.14V，这属于弱电信号。这种信号在传输时容易受到干扰，干扰因素一般有两种，高压电机在启动后，高压电缆就会产生感应电压，这是第一种干扰因素；变频器会产生高次谐波，这是第二中干扰因素。这种弱电信号被干扰后，会导致一系列问题的产生，首先是仪表超量程，然后DCS系统就会认为该信号属于无效信号，在中控画面上则会显示是坏值。

在AL-项目中，有时会调试原料粉磨系统，在这一调试过程中会开启高压电机以及中压变频风机，这两台机器开启后，本来正常的振动、压力以及温度等就会马上出现问题，在中控画面上，这些信号都会出现坏值，这直接导致大型的原料磨以及风机出现跳停等情况。在经过总结后发现，这些出问题的仪表，大部分都在同一条总线上，更为主要的是这些仪表虽然都受到了干扰，但被干扰程度却各不相同。在测量PA总线电缆的电压时，发现PA总线上出现了感应电压。根据这些证据可以确认，故障出现的原因是感应电压的干扰。

针对这一现实情况，解决措施是：对PA电缆进行重新敷设，在重新敷设时一定要注意，首先远离动力电缆，二者之间的距离越远越好；其次全部的PA总线外面一定要穿上镀锌的钢管；镀锌钢管必须进行可靠的接地，这样才能将感应电压彻底消除。这些措施采取后，总线上的PA仪表干扰这一问题全部得到了解决。

2.1.2 PA仪表本身接地导致的干扰

电仪表设备两端都会有电缆，为了避免这两个不同的电缆的不等电位产生感应电流，在一般情况下，电气仪表设备接地的方式都是单端接地，这样无论是接地效果还是屏蔽效果都十分理想。PA仪表在安装以及施工时，仪表显示坏值以及通讯不畅等故障现象多发，原因一般是PA仪表在安装施工的过程中，仪表本身出现屏蔽接地不当的现象。

在AL-JOUF项目中，有时会调试石灰石压碎这一系统，在现场温度仪表上曾经显示过坏值，因此采取的措施都是关于PA电缆干扰问题的措施，但是坏值现象却一直存在。温度变送器会有接线盒，在现场检查仪表时发现，这一接线盒已经和PA电缆的屏蔽层接触，总线上有T型的接线头金属环，在检查时发现这一金属环也已经和PA电缆屏蔽层相接触，这两个问题产生的原因应该都是施工时的疏忽。不仅如此，现场虽然有很多PA仪表电缆，但是这些仪表电缆在接地时，接地的地点都是PLC柜内。这导致的结果是仪表两端都接地，两个不等电位同时接地，仪表可能无法进行正常的显示。为了解决这一故障，要重新修剪PA电缆屏蔽层，为了使现场金属外壳与PA电缆屏蔽层之间实现绝缘，在修剪时要包裹上绝缘胶带。经过以上的一些列措施，故障现象被消除。

PA总线仪表，直流32V是其工作的电压，工作电流必须小于或等于1A。如果工作电流过大，那么DCS系统就会认为是坏值，而过大的原因可能是外部的感应电流已经叠加到了仪表上。

2.2 DCS系统无法对PA仪表进行识别

在AL-JOUR项目中，会调试总线仪表，在调试初期，DCS系统无法对PA仪表进行识别，这种问题在出现时不是单个出现，而是整条总线上的所有仪表全部无法被DCS系统识别。原因以及处理措施可能如下：

DCS的系统硬件出现组态错误。前文曾经提到过，无论是PA仪表还是PA网络，都是连接在了DP上，而且二者连接的方式都是通过连接器。在西门子PCS7系统中，系统与PA仪表之间会进行通讯，通讯会经过一系列的线路。

对于DCS系统来讲，系统硬件以及软件编程之间必须对应一致，操作员站组态上会有系统硬件，施工现场会有实际的硬件结构，这二者必须相互一致。如果在各种各样的原因下，软件与硬件之间出现不匹配的现象，那么CPU不仅无法识别PA仪表，而且也无法识别PA总线。

PA仪表的地址出现错误。每条总线上都会有很多PA仪表，这些仪表的地址都是唯一的，这个地址说简单点就是PA仪表身份的一个象征。DCS系统中CPU无论是对PA仪表信息进行扫描，还是对PA仪表信息进行读取，其根据都是PA仪表的地址。这个地址一旦出错，那么CPU无法识别仪表，因此所有PA仪表必须进行地址写入与地址分配。不仅如此，这个地址和系统硬件组态中出现的地址必须相互对应。为了防止此类问题的发生，所选择的仪表最好能自身进行地址设定。

【参考文献】

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