自動化改造通訊故障探析
——云南普朗銅礦

云南迪慶有色金屬有限責任公司普朗銅礦，位于云南省西北部迪慶藏族自治州香格里拉縣北東部，屬高寒礦區(qū)，環(huán)境惡劣。礦區(qū)給排水系統(tǒng)處于現(xiàn)場手動/半自動運行狀態(tài)。生活水水質差，飲用水衛(wèi)生安全存在隱患；給排水系統(tǒng)較為分散，水凈化站、回水處理及加壓泵房、鍋爐房、生活污水處理站未進入調度中心DCS系統(tǒng)，無法遠程監(jiān)控；為了減少不必要的人員配置，改善作業(yè)環(huán)境，降低飲用水安全風險，需要實施給排水系統(tǒng)自動化改造，實現(xiàn)遠程在線監(jiān)控，全面了解水系統(tǒng)運行情況，精確調度，減少新水取用，提高礦區(qū)安全環(huán)保管理水平

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3）加強基礎學校與科研機構、企業(yè)單位的對接。課堂不是學生進行學習的唯一途徑，學校可以定期邀請科研人員、企業(yè)人士對學生進行培養(yǎng)指導；同時，學校應為對特定領域感興趣的學生提供接觸相關專業(yè)知識、器材的途徑，讓學生在較低年齡即可初步接觸專業(yè)問題及情境。

給排水系統(tǒng)自動化改造，要實現(xiàn)礦區(qū)給水凈化站、回水處理及加壓泵房、供暖鍋爐房、生活污水處理站，這幾個工段實現(xiàn)自動化運行，在調度中心DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。給排水自控系統(tǒng)網(wǎng)絡匯集中心是磨浮車間DCS控制站，調度中心DCS與磨浮車間DCS控制站通訊，監(jiān)控給排水系統(tǒng)。

1 通訊故障的分析和解決

在給排水系統(tǒng)自動化改造過程中，遇到了許多棘手的問題，其中以通訊問題較難發(fā)現(xiàn)和解決。西門子PLC與STC控制器的通訊，出現(xiàn)連接不通；西門子PLC與霍尼韋爾DCS系統(tǒng)的通訊，出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定、連接超時的問題。經(jīng)過研究分析，努力攻關，最終找到了解決方案，實現(xiàn)通訊正常、穩(wěn)定

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1.1 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊

凈水站加氯消毒間，原有二套次氯酸鈉發(fā)生器，其中一套已損壞。本次改造，采用了一套德國杰西科品牌的次氯酸鈉發(fā)生器，替換損壞的設備。

當另一個電器設備啟動時，發(fā)動機ECU通過檢測被提供的電壓值來判斷它是否運行。圖11示顯示了一個停車燈電路，當開關合上時，12V電壓提供給ECU端子，當開關斷開時，電壓變?yōu)?。

隨設備自帶一套控制器，控制發(fā)生器自動運行。該設備需通訊接入未損壞的原次氯酸鈉設備自帶PLC3-1，繼而接入調度中心DCS控制系統(tǒng)，實現(xiàn)總調總控。

再看那三個孩子，袁安由長安城里的泥巷里長出來，出污泥而未染，李離、上官星雨來自清貴世家，秀外慧中，骨骼清標，但愿他們是上天給萬花谷送來的禮物吧，桃花源能歷經(jīng)數(shù)百年，薪火相傳，黃發(fā)垂髫，老少更替，萬花谷呢？我們這些老家伙離去后，這些樓臺庭院會關停傾圮，草木走獸繁盛，又回到當年，我剛來谷地時的一派荒寂自然嗎？東方宇軒心中感慨，眼睛發(fā)潮，覺得自己不惑之年，猶自太上動情，不免暗中自抑，一邊側目去看僧一行與宇晴，兩人神情肅穆中有幾分緊張，已全神貫注，盯住了已經(jīng)發(fā)動的七絕逍遙陣與天地才三人陣！

201：主站需要對地址為201的從站（STC）進行通信。

新設備自帶STC控制器為單片機，需與原次氯酸鈉設備自帶PLC3-1西門子S7-200通訊，數(shù)據(jù)再上傳DCS系統(tǒng)。STC控制器與PLC的通訊，一直處于連通故障狀態(tài)。

S7-1500 PLC通過TIA Portal博途軟件進行組態(tài)配置，從TIA Portal V12 SP1開始軟件中，增加S7-1500的Modbus TCP塊庫，用于S7-1500 PLC與支持Modbus TCP的伙伴進行通訊。

下述圖顯示了PLC3-1與次氯酸鈉STC控制器的程序通訊報錯情況：

PLC3-1程 序，調 用MB_MSG2指 令，啟 動 對MODUBS從站（STC）的請求并處理響應。腳注說明：

1.1.1 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊故障分析

PLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)通訊,采用PLC軟件內部功能，PLC對DCS服務器一對一通訊。

40004 ：需要讀取從站（STC）的MODUBS的開始地址。

下圖顯示，在調度中心DCS上位系統(tǒng)的點位通訊狀態(tài)表中，鍋爐房、凈水站（車間）設備通訊FAILED故障。

MB9：通信過程中有錯誤產(chǎn)生，代碼3顯示接收超時：在超時時間內從站沒有做出響應?？赡茉驗椋号c從站設備的電氣連接存在問題、主站和從站的波特率/奇偶校驗的設置不同、從站地址錯誤。

1.1.2 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊故障問題解決

根據(jù)PLC3-1程序提示的故障情況，檢查次氯酸鈉設備自帶STC控制器的通訊?，F(xiàn)場拆開STC控制器，發(fā)現(xiàn)控制器內MB01電路板指示燈一直黃色閃爍，對照產(chǎn)品手冊故障查詢，提示為通訊故障，詢問德國廠家技術員也沒有解決辦法。

PLC控制站需要與調度中心DCS系統(tǒng)通訊，實現(xiàn)給排水自控系統(tǒng)融入礦區(qū)的調度中心控制系統(tǒng)

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研究資料手冊和圖紙，發(fā)現(xiàn)MB01電路板的接線端子59號是通訊接口，該接口沒有連線到STC的外接線端子，導致通訊故障。補充連接端口接線后，STC與西門子PLC建立通訊，觀察MB01電路板指示燈綠色閃爍，顯示通訊正常。調度中心DCS系統(tǒng)正常讀取次氯酸鈉系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其發(fā)出控制指令能正常被現(xiàn)場設備執(zhí)行，實現(xiàn)了新增的次氯酸鈉設備的遠程監(jiān)控。

客戶端流量監(jiān)控功能基于VPNService實現(xiàn)。在VPNService框架中，開發(fā)者可以獲取和控制所有網(wǎng)絡層流量。此外，網(wǎng)絡層中包含的傳輸層端口信息用來區(qū)分出不同應用的流量。

1.2 西門子PLC與調度中心DCS系統(tǒng)通訊

臺式烤香腸的加工工藝在預實驗的基礎上，選取大豆組織蛋白、玉米變性淀粉、孜然粉進行三因素三水平的正交試驗，將模糊數(shù)學評價歸一化后結果的各個量分別乘以其對應的分值，并進行加和得出每個樣品的總得分，得分結果見表4。

全系統(tǒng)綜合調試，在霍尼韋爾DCS系統(tǒng)使用Modbus-TCP讀取西門子PLC數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的通訊不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)收發(fā)有時出現(xiàn)約50s的延遲，確定為通訊故障。

1.2.1 通訊故障情況

檢查調度中心DCS通訊點表，發(fā)現(xiàn)凈水站（車間）、鍋爐房的通訊狀態(tài)有故障，其余工段正常?？傉{中心DCS系統(tǒng)控制指令延遲，導致設備不能正常運行。

別人跟住聲音去羨慕她。過了一陣又是誰說她被公館里的聽差扭一下嘴巴。她說她氣病了一場，接著還是不斷地亂說。這一些煩煩亂亂的話金枝尚不能明白，她正在細想什么叫公館呢？什么是太太？她用遍了思想而后問一個身邊在吸煙的剪發(fā)的婦人：

隋竹欣、劉昊等[20]人在《創(chuàng)傷后應激障礙大鼠海馬、杏仁核神經(jīng)元自噬和凋亡改變》一文中詳細分析了PTSD海馬、杏仁核體積異常的機制，其以成年健康雄性SD大鼠作為研究對象，其中模型組大鼠應用改良單一連續(xù)應激方法，通過研究其發(fā)現(xiàn)，模型組大鼠海馬、杏仁核組織Beclin-1表達水平、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值、神經(jīng)元TUNEL陽性細胞百分率以及凋亡率明顯高于對照組，這提示大鼠經(jīng)單一連續(xù)應激干預后，其海馬、杏仁核神經(jīng)元均存在細胞自噬和凋亡現(xiàn)象，這很可能說明創(chuàng)傷后應激障礙可對機體的海馬、杏仁核區(qū)域產(chǎn)生一定影響，為進一步證實該結論，還需進一步展開大樣本研究。

做遠程控制試驗，調度中心DCS發(fā)出凈水站2#水泵停止運行指令，現(xiàn)場泵接收指令延遲時間過長，顯示Device timeout，水泵沒有停止運行。

這些情況的出現(xiàn)，使DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)、指令不能正常上傳下達，無法實現(xiàn)調度中心對給排水系統(tǒng)的自動化遠程監(jiān)控，同時存在很大的設備安全隱患。

1.2.2 通訊故障原因分析

針對出現(xiàn)的問題，分析原通訊連接方案。

1.1 研究對象 本研究為橫斷面研究，采用便利抽樣的方法，選取2017年3月至9月廣州市3家三甲醫(yī)院進行常規(guī)產(chǎn)檢的孕婦為研究對象。納入標準：①懷孕≥13周；②孕前未確診為尿失禁；③無認知和行為障礙并知情同意。排除標準：①B超顯示為多胎妊娠；②先天性器官發(fā)育異常如：尿瘺、畸形、膀胱、尿道發(fā)育異常；③意識障礙、不穩(wěn)定性心絞痛、不受控制的充血性心力衰竭等患者。

首先檢查PLC3-1的程序，嘗試尋找通訊故障原因。

通過測試發(fā)現(xiàn)，所用的一對一的通訊方式，DCS系統(tǒng)對通訊點位數(shù)量，通訊周期，都有一定要求，超過限量，就導致數(shù)據(jù)傳輸緩慢，進而通訊故障?，F(xiàn)場減少PLC-DCS間的通訊點數(shù)，延長DCS數(shù)據(jù)通訊周期時間，由2s改為5s，故障情況仍然不時出現(xiàn)，不能解決遇到的問題，需要改變思路，尋找其他的解決方法。

1.2.3 通訊故障解決方案

改變通訊連接方案，增加智能網(wǎng)關。經(jīng)過反復試驗，確定增加ModbusTCP轉Profinet智能網(wǎng)關。該網(wǎng)關起到智能橋梁作用，提高數(shù)據(jù)的采集速度，增強可靠性，完成DCS系統(tǒng)的ModbusTCP設備和西門子PLC-Profinet的數(shù)據(jù)通訊。

當下計算機對于財務管理工作的影響越來越深，財務工作也有很大一部分是依賴于計算機完成的，計算機軟件的進步也使得企業(yè)的管理與經(jīng)營更加方便，管理更加有序且成系統(tǒng)，同時也大幅度提高了工作的效率和質量，這就要求著財務人員不能僅僅滿足于手頭的財務核算工作財務，還要有著一定的綜合分析能力以及系統(tǒng)性的管理思維，可以看到數(shù)據(jù)背后所隱藏的財務信息和價值，能夠看到其對企業(yè)的意義，為企業(yè)日后的經(jīng)營提供有效判斷。僅僅是盡興核算的傳統(tǒng)會計已然不滿足當下的時代要求，企業(yè)應當積極的將財務會計轉型為管理會計，這是必要而且必然的發(fā)展趨勢。

智能網(wǎng)關專門針對PLC，HMI或者組態(tài)軟件及DCS的采集。傳統(tǒng)的Modbus網(wǎng)關只是對Modbus TCP和Modbus RTU協(xié)議做個轉換，網(wǎng)關本身并不主動采集數(shù)據(jù)?，F(xiàn)選用的VFBOX智能網(wǎng)關，可以主動采集PLC數(shù)據(jù)并緩存到網(wǎng)關內部，將多個讀寫命令中的數(shù)據(jù)集中到幾個命令來完成，減少數(shù)據(jù)采集過程中來回交互的次數(shù)，也就減少了出錯概率。

在智能網(wǎng)關中，設置其監(jiān)控PLC控制站的IP地址及通信間隔，網(wǎng)關將自動采集PLC的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)關存儲區(qū)進行保存，待DCS系統(tǒng)在需要的時候，再從網(wǎng)關存儲區(qū)中進行讀取監(jiān)控數(shù)據(jù)。

調度中心DCS上位機與磨浮車間DCS服務器通訊，磨浮車間DCS服務器再通過Modbus TCP直接從網(wǎng)關取數(shù)據(jù)，由于增加智能網(wǎng)關，減少了DCS服務器與PLC的交互次數(shù)，極大地提高了數(shù)據(jù)的采集速度、實時性、可靠性以及穩(wěn)定性。

增加智能網(wǎng)關后，PLC-DCS間的通訊故障問題徹底解決，原先減少PLC-DCS間的通訊點數(shù)恢復原點數(shù)，DCS數(shù)據(jù)通訊周期時間，恢復為2s，數(shù)據(jù)傳輸及時、穩(wěn)定，DCS系統(tǒng)對現(xiàn)場設備的控制，沒有出現(xiàn)延遲情況，調度中心室DCS系統(tǒng)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控正常。圖9為增加智能網(wǎng)關后的局部自控網(wǎng)絡圖。

2 結語

經(jīng)過艱苦的探索，成功解決了自動化改造中遇到的棘手問題，實現(xiàn)全部自控系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，正常運行，普朗銅礦水質在線監(jiān)測及給排水系統(tǒng)工程順利完成。實現(xiàn)了調度中心DCS系統(tǒng)對給排水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，降低1200人生活飲用水安全風險，減少現(xiàn)場值班操作維護人員12人，提高普朗銅礦自動化程度，生活飲用水水質達標、減員增效、水資源綜合利用、礦區(qū)安全環(huán)保的總體目標。

[1]自動化技術在給排水中的應用探討[J]． 岳軒巖．信息記錄材料． 2021(01)，71-72．

[2]關于自動化技術在給排水中的應用探析[J]． 代鵬飛．工程建設與設計． 2020(08)，256-257．

[3]DCS系統(tǒng)在污水處理廠自控系統(tǒng)中的應用[J]． 劉保成 謝鴻印 安麗，中國給水排水． 2011,27(20), 29-31．