浙大中控ECS100与ROSEMOUNT FCU2160通讯中断原因分析
摘要：艾默生公司旗下Rosemount雷达液位测量系统可以实现一个完整的罐区计量和库存管理系统，该系统可以包含液位，多点温度，介质的平均温度，压力，密度，油水界面等信号。通过数据采集器FCU2160转换为RS485（基于Modbus协议）接口与DCS系统进行数据通讯。在DCS上可以显示液位，多点温度，介质的平均温度等参数的数值。 关键词：DCS、雷达液位计、Modbus、FCU、通讯
引言：Modbus协议是应用于各类电子控制器设备上的一种通用语言。通过此协议完成设备之间的数据交换。在我厂采用了浙大中控ECS100 DCS系统及Rosemount 5900系列雷达液位测量系统共同来完成对原油罐区储罐液位、温度等参数的测量和监控。本文主要针对DCS与Rosemount FCU之间的典型通讯故障进行分析和解决。 现场通讯单元(FCU) 属于数据集中器，可连续从现场装置轮询数据，如储罐雷达液位计、数据采集单元以及远传显示单元，并且将这些数据存储于缓冲存储器。无论什么时候接收到数
据请求，FCU 可立即从更新的缓冲存储器发送一批储罐的数据。在分组总线上 FCU 可担当下位机，在现场总线上 FCU 可担当上位机。现场通讯单元配备 6 个通讯端口。分为现场总线和上位机总线，现场总线端口用于收集现场设备数据，上位机总线端口用于向上位机提供数据。每个通讯端口都需要安装通讯板卡，包括FCM板卡，用于TRL/2协议；FCI板卡用于RS485协议等等。也可以调整内部跳线的方式实现RS232通讯。典型的如5900系列雷达液位计及多点温度传感器MST数据通过FF现场总线与2410现场数据采集器进行通讯，再经2410现场数据采集器通过TRL/2协议（艾默生公司专用）与FCU2160的FCM板卡进行数据通讯，最后由FCI板卡经RS485总线与DCS进行通讯。
1、ECS100系统通讯接口卡功能
浙大中控ECS100系统采用FW248多串口多协议通信接口卡（网关卡）来实现DCS系统与其它智能设备进行数据通讯。它是SCnetⅡ网络节点之一,其功能是提供标准的Modbus协议将用户智能系统的数据通过通讯的方式链入DCS系统，实现现场智能设备数据的采集及监视。可以对通讯参数、协议类型进行组态。同时，也提供诊断功能块对串口及通讯协议进行通讯诊断，可以方便的获悉当前的通讯状态。为维护和调试提供了良好的平台FW248多
串口多协议通信接口卡支持六路串口的并发工作，标示为COM0～COM5。其中COM0～COM3通过端子接线板选择以RS232或RS485通讯方式进行工作，同时四路串行信号具有光电隔离功能。本文讲述的是采用RS485通讯工作方式。
3、通讯故障描述
我厂原油罐区安装雷达液位计，由RTG系列雷达变送器、MST多点温度传感器、2410现场数据采集器和FCU2160现场通讯单元组成，于2016年9月陆续投用，投用初期仪表液位指示能够实时更新，2017年3月，工艺反应雷达液位计数据更新慢，最长中断时间达30分钟甚至1小时，极不利于原油储罐参数的测量和操作。
4、故障的分析处理过程
设备之间通讯涉及雷达液位计、雷达通讯单元、DCS等诸多方面，故障点确定比较复杂，只能采取分段排除方法。
4.1用MODSCAN32软件扫描雷达通讯单元ROSEMOUNT2160数据采集器信号情况，本身数据不能连续更新，初步判断现场设备存在问题。
4.1.1经过检查发现其中一台雷达变送器通讯终端连接错误,正常信号线从2410数据采集器 → RTG雷达变送器 → MST多点温度计，因此按照雷达系统布线要求对现场线路进行了整改。
4.1.2同时为提高信号质量，现场信号电缆由普通控制电缆更换为RS485通讯专用电缆。整改后用MODSCAN32软件扫描与ROSEMOUNT 2160现场通讯单元信号的实时更新情况，发现DCS数据通讯仍中断没有解决。采用GW_CMDINFO和GW_GETCOMINFO检查DCS FW248R和ROSEMOUNT 2160通讯情况发现数据有丢包现象。
4.1.3重新设置DCS通讯参数，经反复测试，调整ECS100系统的GW_MODBUS_RTU模块的Cycle参数值，由100ms设置为500ms、AckTim值由20ms设置为100ms，数据更新明显好转，数据实时更新。
4.2新增切水器通讯下装致使通讯中断再次发生。删除新增的切水器程序、清理卡件内存、更换卡件等措施通讯中断问题没有解决。同时对ROSEMOUNT2160及FW248卡端子接线是否规范进行了梳理、测试及完善，通讯中断问题依旧存在。
4.3随后通过DCS系统自诊断模块对DCS通讯数据存储模块再次进行诊断，发现数据存储模块Modbus_RTU中2、6、10三条指令段通讯质量差，时常数据中断，4、8指令段质量通讯效果较好，而我们看到的液位指示的数据就定义到在第2条指令段上，因此经常出现通讯中断现象。经反复调试确认，GW_SETCOM串口通讯模块只能支持5条指令，超过6条指令就会发生大量丢包情况发生。通过对Modbus_RTU模块的参数进行优化，最终核减为5条通讯指令。同时调整GW_SETCOM中ALtTim读取数据指令的时间间隔，由10ms调整为50ms，数据丢包现象基本消失，液位参数实时刷新，完全满足工艺操作要求。
5、中断故障分析结论
此次故障处理过程反复多次，故障处理历时较长，对工艺生产及操作造成一定影响，总结其处理过程，有以下几点认识和建议。
a、现场仪表施工的不规范和不完善（例如通讯电缆的选型、敷设及接地），影响雷达本身通讯单元信号质量。
b、ECS100系统中GW_SETCOM模块应用组态不合理，对所支持的通讯指令最大数量不清楚，忽略程序指令数量对数据传输的影响。
c、根据现场数据量的实际情况进一步优化DCS和现场设备的之间通讯参数的设置。
6、结束语
智能通讯对于现场智能设备的数据采集的优势不言而喻，但对于故障的分析判断及处
理也存在一定难度，因此综上所述，一是重视设备的初次安装，否则严重的将导致设备无法正常投用；二是按要求做好通讯回路涉及的设备的接地，尽量杜绝外界干扰对仪表测量带来不利影响；三是重视DCS及智能通讯设备等组态的合理性、前瞻性和严谨性，否则容易对日后维护带来不便。四是努力开拓视野，提升业务技能，全面分析仪表故障，提高对故障点的快速定位水平。
参考文献：
［1］浙大中控ECS100系统Manual
［2］艾默生Rosemount 5900 Manual
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