再論現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)制系統(tǒng)的利用及疑惑
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二、故障實(shí)例
（一）現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(chǎng)總線卡上的故障（Error）“紅燈”亮起，該卡所帶的兩個(gè)通道（Port1、Port2）即兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)段（Fieldbus network segments）的全體信息處于故障狀況，近20臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)變送器、調(diào)節(jié)閥信息及人―機(jī)對(duì)話全體中斷，使該裝置的一個(gè)生產(chǎn)單元的相干儀表全體處于失控狀況。手足無(wú)措的儀表維修人員緊迫向廠商技術(shù)支持求助，請(qǐng)求技術(shù)支持供應(yīng)處置辦法的同時(shí)，要對(duì)該裝置生產(chǎn)的安全供應(yīng)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(chǎng)總線卡故障這已是第二次，它是一個(gè)月前大修期間剛換上的新備件卡，且無(wú)論如何也不能軟恢復(fù)的硬件故障。見(jiàn)圖，現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)制系統(tǒng)的基本構(gòu)成。
（二）現(xiàn)場(chǎng)總線接線箱進(jìn)雨水
2003年9月12日雨后，操作人員發(fā)現(xiàn)數(shù)臺(tái)儀表、閥門(mén)的數(shù)據(jù)同時(shí)回零，接報(bào)后的儀表維修人員依據(jù)出問(wèn)題的區(qū)域，武斷確認(rèn)是某條總線段涌現(xiàn)了故障。認(rèn)真排查了現(xiàn)場(chǎng)總線卡、總線電源等都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)總線接線箱FJB（Field Junction Box）時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部滲有水滴。問(wèn)題十分明白：是現(xiàn)場(chǎng)總線接線箱滲進(jìn)雨水，造成這條現(xiàn)場(chǎng)總線主干電纜線上的某點(diǎn)接地或短路，致使這條總線主干電纜所帶數(shù)臺(tái)儀表、閥門(mén)的數(shù)據(jù)全體回零。
FCS的利用指南中請(qǐng)求用戶，現(xiàn)場(chǎng)總線雙絞線不能接地、短路、開(kāi)路是用戶必需“絕對(duì)”遵守的準(zhǔn)則。為了防止類(lèi)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(jī)會(huì)，將廠商供應(yīng)的普通型總線集線器全體拆除，換上了具有防接地、短路、開(kāi)路掩護(hù)功能的MTL Megablock系列被動(dòng)型現(xiàn)場(chǎng)總線式集線器（Passive hubs for fieldbus networks）。據(jù)材料介紹，該系列被動(dòng)型現(xiàn)場(chǎng)總線式集線器具有較強(qiáng)的接地、短路、開(kāi)路掩護(hù)功能，可以及時(shí)將故障點(diǎn)從回路中切除，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大并保證其他無(wú)故障回路的正常運(yùn)行。材料沒(méi)有介紹是利用硬的辦法還是軟的辦法檢測(cè)出故障點(diǎn)并及時(shí)切除該故障點(diǎn)的，其正確性、可靠性如何，有待于時(shí)光和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)。
（三）信息流阻塞
“數(shù)據(jù)刷新太慢了，而且越急越上不來(lái)”，這是操作人員對(duì)總線節(jié)制系統(tǒng)不時(shí)發(fā)出的報(bào)怨。為了滿足工藝節(jié)制的基本請(qǐng)求，利用檢修的機(jī)會(huì)我們作了兩項(xiàng)調(diào)整工作：一是將主要節(jié)制點(diǎn)調(diào)出總線節(jié)制系統(tǒng)，并進(jìn)一步調(diào)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(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表；二是將主要點(diǎn)的邏輯掃描時(shí)光由系統(tǒng)默認(rèn)的500ms調(diào)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(jí)
針對(duì)操作界面的死鎖；節(jié)制器時(shí)光程序系統(tǒng)的吃內(nèi)存，造成節(jié)制器內(nèi)存不夠而死鎖等軟件錯(cuò)誤和馬腳。我們利用2004年8月裝置大修的機(jī)會(huì)，與廠商簽訂合同將軟件版本進(jìn)行升級(jí)，廠商保證升級(jí)后的版本軟件不存在安全、使用方面的錯(cuò)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(jìn)行升級(jí)。
（五）數(shù)字式定位器死機(jī)
2003年11月7日，操作人員從其他工藝參數(shù)確定某調(diào)節(jié)閥自行關(guān)閉，檢查操作畫(huà)面卻無(wú)任何異常信息報(bào)出。經(jīng)儀表維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)是總線定位器DVC5010F失靈無(wú)輸出，致氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥失氣全關(guān)。進(jìn)一步檢查組態(tài)窗口發(fā)現(xiàn)定位器內(nèi)部AO塊返回PID的信號(hào)在線顯紅色報(bào)錯(cuò)，但系統(tǒng)診斷無(wú)錯(cuò)。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(diào)出通訊模件看到定位器仍無(wú)輸出，重新辨認(rèn)也不認(rèn)，只好調(diào)換新的定位器。以上故障涌現(xiàn)過(guò)兩次，都調(diào)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(dòng)解除，顯然這是軟件故障；還有一次現(xiàn)場(chǎng)總線定位器DVC5010F的反饋桿自行脫落，DVC5010F并無(wú)察覺(jué)，節(jié)制系統(tǒng)并無(wú)報(bào)錯(cuò)，操作人員通過(guò)其他參數(shù)確定其閥門(mén)動(dòng)作異常，儀表維修人員跑到現(xiàn)場(chǎng)才找出真正故障原因。FCS投用至今，已有多臺(tái)數(shù)字式定位器或因死機(jī)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(yuǎn)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(guó)內(nèi)最大的一套丁辛醇裝置的建設(shè)并如期投產(chǎn)，其丁辛醇產(chǎn)品綜合能耗、質(zhì)量達(dá)到當(dāng)今世界先進(jìn)水平。耐人尋味的是：專(zhuān)利和過(guò)程工藝包供應(yīng)商有名的英國(guó)戴維過(guò)程技術(shù)有限公司DPT（Davy Process Technology）與我方簽訂的技術(shù)協(xié)定中，除中外雙方設(shè)計(jì)所遵守的規(guī)程規(guī)范外，特別強(qiáng)調(diào)“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(méi)有獲得正面回答，最終在工程設(shè)計(jì)審查會(huì)上由一位DPT資深自控專(zhuān)家道出了其中原由。原先，DPT公司曾經(jīng)總包了美國(guó)一個(gè)大型化工裝置，部分裝置采納了總線節(jié)制系統(tǒng)，裝置開(kāi)工試車(chē)過(guò)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(rèn)可，被迫修正設(shè)計(jì)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(yīng)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?yàn)樗彩枪P者一段閱歷，也是筆者作為用戶自控總代表在丁辛醇項(xiàng)目標(biāo)設(shè)計(jì)審查、裝備訂貨談判所要遵守的準(zhǔn)則之一。當(dāng)然，這也是一個(gè)鮮活的案例，須要我們反復(fù)體味。
評(píng)論