再論現(xiàn)場總線節(jié)制系統(tǒng)的利用及疑惑
加入技術交流群
二、故障實例
（一）現(xiàn)場總線卡兩次損壞
2004年9月5日，操作人員反映空分裝置的一個生產(chǎn)單元的多塊儀表突然失靈，經(jīng)儀表維修人員緊迫排查發(fā)現(xiàn)：一塊現(xiàn)場總線卡上的故障（Error）“紅燈”亮起，該卡所帶的兩個通道（Port1、Port2）即兩個現(xiàn)場總線網(wǎng)絡段（Fieldbus network segments）的全體信息處于故障狀況，近20臺現(xiàn)場變送器、調節(jié)閥信息及人―機對話全體中斷，使該裝置的一個生產(chǎn)單元的相干儀表全體處于失控狀況。手足無措的儀表維修人員緊迫向廠商技術支持求助，請求技術支持供應處置辦法的同時，要對該裝置生產(chǎn)的安全供應許諾，但得到的回答都是“不保證”或“不敢確定”的回答。該節(jié)制系統(tǒng)現(xiàn)場總線卡故障這已是第二次，它是一個月前大修期間剛換上的新備件卡，且無論如何也不能軟恢復的硬件故障。見圖，現(xiàn)場總線節(jié)制系統(tǒng)的基本構成。
（二）現(xiàn)場總線接線箱進雨水
2003年9月12日雨后，操作人員發(fā)現(xiàn)數(shù)臺儀表、閥門的數(shù)據(jù)同時回零，接報后的儀表維修人員依據(jù)出問題的區(qū)域，武斷確認是某條總線段涌現(xiàn)了故障。認真排查了現(xiàn)場總線卡、總線電源等都沒有發(fā)現(xiàn)問題。當打開現(xiàn)場總線接線箱FJB（Field Junction Box）時發(fā)現(xiàn)內部滲有水滴。問題十分明白：是現(xiàn)場總線接線箱滲進雨水，造成這條現(xiàn)場總線主干電纜線上的某點接地或短路，致使這條總線主干電纜所帶數(shù)臺儀表、閥門的數(shù)據(jù)全體回零。
FCS的利用指南中請求用戶，現(xiàn)場總線雙絞線不能接地、短路、開路是用戶必需“絕對”遵守的準則。為了防止類似事故的再次產(chǎn)生，依據(jù)廠商的建議和推薦，我們利用2004年8月裝置大修的機會，將廠商供應的普通型總線集線器全體拆除，換上了具有防接地、短路、開路掩護功能的MTL Megablock系列被動型現(xiàn)場總線式集線器（Passive hubs for fieldbus networks）。據(jù)材料介紹，該系列被動型現(xiàn)場總線式集線器具有較強的接地、短路、開路掩護功能，可以及時將故障點從回路中切除，防止故障的進一步擴大并保證其他無故障回路的正常運行。材料沒有介紹是利用硬的辦法還是軟的辦法檢測出故障點并及時切除該故障點的，其正確性、可靠性如何，有待于時光和現(xiàn)場實際運行的考驗。
（三）信息流阻塞
“數(shù)據(jù)刷新太慢了，而且越急越上不來”，這是操作人員對總線節(jié)制系統(tǒng)不時發(fā)出的報怨。為了滿足工藝節(jié)制的基本請求，利用檢修的機會我們作了兩項調整工作：一是將主要節(jié)制點調出總線節(jié)制系統(tǒng)，并進一步調整并削減了每條總線段上的掛載量，原則上每條總線段要少于6臺現(xiàn)場儀表；二是將主要點的邏輯掃描時光由系統(tǒng)默認的500ms調整到100ms，但這已是FCS給用戶選擇的極限掃描速度。
（四）軟件版本升級
針對操作界面的死鎖；節(jié)制器時光程序系統(tǒng)的吃內存，造成節(jié)制器內存不夠而死鎖等軟件錯誤和馬腳。我們利用2004年8月裝置大修的機會，與廠商簽訂合同將軟件版本進行升級，廠商保證升級后的版本軟件不存在安全、使用方面的錯誤和馬腳。但令人遺憾的是：由于節(jié)制器硬件的限制，系統(tǒng)軟件不能采納最新版本進行升級。
（五）數(shù)字式定位器死機
2003年11月7日，操作人員從其他工藝參數(shù)確定某調節(jié)閥自行關閉，檢查操作畫面卻無任何異常信息報出。經(jīng)儀表維護人員現(xiàn)場檢查確認是總線定位器DVC5010F失靈無輸出，致氣動薄膜調節(jié)閥失氣全關。進一步檢查組態(tài)窗口發(fā)現(xiàn)定位器內部AO塊返回PID的信號在線顯紅色報錯，但系統(tǒng)診斷無錯。從節(jié)制室手操輸出100%，定位器輸出仍然為零，在資源管理器（EXPLORER）中調出通訊模件看到定位器仍無輸出，重新辨認也不認，只好調換新的定位器。以上故障涌現(xiàn)過兩次，都調換了定位器。
2003年3月6日，總線定位器DVC5010F也是突然失靈，但重新STAND BY再ON LINE故障自動解除，顯然這是軟件故障；還有一次現(xiàn)場總線定位器DVC5010F的反饋桿自行脫落，DVC5010F并無察覺，節(jié)制系統(tǒng)并無報錯，操作人員通過其他參數(shù)確定其閥門動作異常，儀表維修人員跑到現(xiàn)場才找出真正故障原因。FCS投用至今，已有多臺數(shù)字式定位器或因死機頻繁或因硬損壞被換下。由于總線數(shù)字式定位器軟故障的疊加，其綜合故障、壞損率要遠高于通例數(shù)字型定位器。
三、相干鏈接
2004年10月，某廠完成了目前國內最大的一套丁辛醇裝置的建設并如期投產(chǎn)，其丁辛醇產(chǎn)品綜合能耗、質量達到當今世界先進水平。耐人尋味的是：專利和過程工藝包供應商有名的英國戴維過程技術有限公司DPT（Davy Process Technology）與我方簽訂的技術協(xié)定中，除中外雙方設計所遵守的規(guī)程規(guī)范外，特別強調“裝置DCS/ESD節(jié)制系統(tǒng)采納硬連線（4～20mA）辦法，不推薦使用總線節(jié)制系統(tǒng)”。我們多次求證其原因都沒有獲得正面回答，最終在工程設計審查會上由一位DPT資深自控專家道出了其中原由。原先，DPT公司曾經(jīng)總包了美國一個大型化工裝置，部分裝置采納了總線節(jié)制系統(tǒng)，裝置開工試車過程中，由于總線節(jié)制系統(tǒng)通訊速度慢等原因不被客戶認可，被迫修正設計而耽擱了合同工期，這是該工程公司承攬的眾多工程中最大的一次敗筆。之后，凡該公司供應工藝包或工程總成，都不推薦使用總線節(jié)制系統(tǒng)。
之所以鏈接這段信息，不是刻意用它去證明什么，因為它也是筆者一段閱歷，也是筆者作為用戶自控總代表在丁辛醇項目標設計審查、裝備訂貨談判所要遵守的準則之一。當然，這也是一個鮮活的案例，須要我們反復體味。
評論