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【摘 要】 PRC（通用通讯模块）在工业控制机房内作为通用寄存器已经成为业内惯用的实现方式，但是，因为工业控制机房内的特殊环境，使得PRC的安装往往出现各种问题导致系统的故障率偏高。本文从要素分析的方法入手，对于西门子高端PRC的安装工艺问题进行了分析，认为PRC的安装问题是可以通过严格工艺进行杜绝的。
【关键词】 西门子PRC；工业控制；屏蔽及保护技术
引言：
上世纪九十年代以来，随着德州电子的单芯片微型计算机技术的推出，人们逐渐开始意识到工业控制的可能性。近十年来，我国的工业控制领域发生着突飞猛进的发展。目前，随着工业自动化控制工作的日益加强，越来越多的自动化系统开始实现网络通讯连接。从某种意义上物联网已经完全扩散到了工业控制领域，而PRC系统成为工业控制领域的物联网最终节点。
1. PRC的技术实现形式
基于ARM或者SEED技术的工业控制主控板一般都已经带有了基本的网络通讯功能，但是，如果针对集中器及结点柜的通讯设计，就无法使用结构简单且稳定性不强的板载网络模块实现其通讯功能。因为不少主控板的末端总线本身就运行在24MHz以下的频率上，而其通讯模块虽然自身运行速率较高，但是受到总线频率的影响，其运行速率很难达到要求。所以，西门子公司生产的总程化PRC系统，在工业控制领域被称作工业路由器，其采用了超过1000MHz的运行总线，采用了ARMX2中央控制系统，可以将整个机房的工业控制系统实现统一的环网接入。
目前来说，因为工业控制领域使用的通讯协议较为复杂，ZIGBEE、BLUETEETH、WIFI等无线通讯模式在中央控制机房中被广泛使用，但基于屏蔽同轴和双绞线的通讯模式也一直没有退出工业控制领域。近年来，因为单模尾纤的机房内通讯模式因为其低廉的价格和简单的部署工艺在工业控制领域迅速普及，使得有线通讯模式整逐渐取代无线通讯模式，成为机房控制的首选方式。
PRC的特点是采用模块式扩展方式，用户可以根据机房内的实际网络接入需要，布置其相应的模块，以实现与机房实际环境对应的PRC配置。
2. PRC在主控机房中部署的常见问题
首先，工频电场的影响使得无线通讯信噪比较低。
因为控制机房内存在着较大功率的三相交变工频电场，工频电场虽然频率较低，与ZIGBEE、BLUETEETH、WIFI的运行频率相差较大，并不能对于以上数据进行扰波的干扰，但是其工频电场的电场环境变化，对于整个接收器的运行滤波环境带来较大的压力，可能会造成较频繁的信号误判。虽然较短时间的通讯故障可以根据调整通讯系统的丢包容忍度来实现，但是，因为PRC受到较严重干扰导致的频繁丢包，就可能导致整个工业控制系统的网络瘫痪，甚至引起衍生事故。
其次，电能质量问题使得整流器和电源模块受到挑战。
因为控制机房的控制回路电源一般直接取自互感器的电能，该电能的电源质量管理远没有400V专变的电能质量严格，可能会存在较大程度的电压波动甚至出现较大程度的电源谐波干扰和瞬时压降和浪涌。这些电能质量问题可能给PRC的电源模块带来致命的损伤。
最后，机房空气质量对于大型精密电子仪器损伤较大。
机房空气质量往往存在粉尘量较大，湿度及温度变化较为剧烈的情况。因为电子仪器存在一定量的电荷积聚，所以，可能对于空气中的粉尘产生较为明显的吸附作用。当粉尘的吸附与空气湿度的增加同步发生时，粉尘会在一起表面形成浆液导致线路板的短路。同时，机房温度超过30摄氏度或者低于10摄氏度时，会使得定制线路板中焊接的大量的电容器等器械因为温度特性的问题出现较为明显的运行参数偏差。
3. PRC常见问题解决方案
首先，金属屏蔽壳的安装应该实现工艺耦合。
我们在日常的安装操作中，对于PRC的金属屏蔽壳安装工艺已经较为严格，可以使得PRC的主机部分的电磁屏蔽达到较为理想的状态。同时，我们对于各种线缆的屏蔽也已经得到足够的重视。但是，线缆屏蔽和PRC金属壳体的接口处往往存在较明显的脱节，这种脱节可能使得电磁屏蔽出现破损，导致电磁屏蔽的质量明显下降。而如果出现电缆屏蔽伸入PRC屏蔽壳内过长，会使得尖端放电效应增加，让金属壳的感应电流在屏蔽壳内形成二次电磁场。所以，线缆的屏蔽层在于PRC屏蔽壳的连接过程中，应该严格連接端子的制作工艺，同时实现两者的良好等电势接地。
其次，优先选用400V专变电能。
每个变电所都有自己的400V专变，而电力控制系统的接入端往往会因为其照明电的布置，会在附近数百米内找到400V变压器。因为PRC本身的用电量并不大，所以，部分控制系统会在照明电中直接接入UPS或者EPS给PRC供电。这样可以在电能质量环境较为复杂的机房内给PRC单独实现较为稳定的电源支持，甚至不少机房通过UPS或者EPC输出的高质量220V单相电能直接转化成12V和5V电源为整个机房的弱电部分供电。
最后，严格小环境空气质量控制。
首先机房应该严格封闭，因为机房内的温度和湿度变化不但会损坏PRC还可能损坏机房内的其他设施，所以，机房内的空气质量应该得到统一有效的管理。同时，我们可以根据PRC的具体要求，使用机柜小环境控制系统对其腔体进行干燥或者加湿管理，以确保其内部湿度不至于产生过高的静电。最后，应该在每次停机检修的过程中对于PRC的腔内进行例行的清灰处理，除去其中的积尘，防止出现因为积尘印象散热造成的烧毁或者因为积尘浆膜化导致的系统短路。
4.结束语
综上，通过分析，PRC安装和运行过程中可能遇到的常见问题，都是在实际安装和运行过程中工艺执行不到位带来的安装缺陷导致的。这些问题都可以在日常安装过程中，通过严格工艺的方式加以杜绝。因为工业物联网的普及和工业生产对于工业物联网的依赖性越来越强，PRC未来会在工业控制机房中发挥越来越重要的地位。
参考文献：
[1]刘清源.机房通讯核心设备应用设计[D].哈尔滨工业大学硕士论文，2012年
[2]胡斐.西门子PRC在工业控制中的应用[J].工业自动化，2013（7）：88-89
【关键词】 西门子PRC；工业控制；屏蔽及保护技术
引言：
上世纪九十年代以来，随着德州电子的单芯片微型计算机技术的推出，人们逐渐开始意识到工业控制的可能性。近十年来，我国的工业控制领域发生着突飞猛进的发展。目前，随着工业自动化控制工作的日益加强，越来越多的自动化系统开始实现网络通讯连接。从某种意义上物联网已经完全扩散到了工业控制领域，而PRC系统成为工业控制领域的物联网最终节点。
1. PRC的技术实现形式
基于ARM或者SEED技术的工业控制主控板一般都已经带有了基本的网络通讯功能，但是，如果针对集中器及结点柜的通讯设计，就无法使用结构简单且稳定性不强的板载网络模块实现其通讯功能。因为不少主控板的末端总线本身就运行在24MHz以下的频率上，而其通讯模块虽然自身运行速率较高，但是受到总线频率的影响，其运行速率很难达到要求。所以，西门子公司生产的总程化PRC系统，在工业控制领域被称作工业路由器，其采用了超过1000MHz的运行总线，采用了ARMX2中央控制系统，可以将整个机房的工业控制系统实现统一的环网接入。
目前来说，因为工业控制领域使用的通讯协议较为复杂，ZIGBEE、BLUETEETH、WIFI等无线通讯模式在中央控制机房中被广泛使用，但基于屏蔽同轴和双绞线的通讯模式也一直没有退出工业控制领域。近年来，因为单模尾纤的机房内通讯模式因为其低廉的价格和简单的部署工艺在工业控制领域迅速普及，使得有线通讯模式整逐渐取代无线通讯模式，成为机房控制的首选方式。
PRC的特点是采用模块式扩展方式，用户可以根据机房内的实际网络接入需要，布置其相应的模块，以实现与机房实际环境对应的PRC配置。
2. PRC在主控机房中部署的常见问题
首先，工频电场的影响使得无线通讯信噪比较低。
因为控制机房内存在着较大功率的三相交变工频电场，工频电场虽然频率较低，与ZIGBEE、BLUETEETH、WIFI的运行频率相差较大，并不能对于以上数据进行扰波的干扰，但是其工频电场的电场环境变化，对于整个接收器的运行滤波环境带来较大的压力，可能会造成较频繁的信号误判。虽然较短时间的通讯故障可以根据调整通讯系统的丢包容忍度来实现，但是，因为PRC受到较严重干扰导致的频繁丢包，就可能导致整个工业控制系统的网络瘫痪，甚至引起衍生事故。
其次，电能质量问题使得整流器和电源模块受到挑战。
因为控制机房的控制回路电源一般直接取自互感器的电能，该电能的电源质量管理远没有400V专变的电能质量严格，可能会存在较大程度的电压波动甚至出现较大程度的电源谐波干扰和瞬时压降和浪涌。这些电能质量问题可能给PRC的电源模块带来致命的损伤。
最后，机房空气质量对于大型精密电子仪器损伤较大。
机房空气质量往往存在粉尘量较大，湿度及温度变化较为剧烈的情况。因为电子仪器存在一定量的电荷积聚，所以，可能对于空气中的粉尘产生较为明显的吸附作用。当粉尘的吸附与空气湿度的增加同步发生时，粉尘会在一起表面形成浆液导致线路板的短路。同时，机房温度超过30摄氏度或者低于10摄氏度时，会使得定制线路板中焊接的大量的电容器等器械因为温度特性的问题出现较为明显的运行参数偏差。
3. PRC常见问题解决方案
首先，金属屏蔽壳的安装应该实现工艺耦合。
我们在日常的安装操作中，对于PRC的金属屏蔽壳安装工艺已经较为严格，可以使得PRC的主机部分的电磁屏蔽达到较为理想的状态。同时，我们对于各种线缆的屏蔽也已经得到足够的重视。但是，线缆屏蔽和PRC金属壳体的接口处往往存在较明显的脱节，这种脱节可能使得电磁屏蔽出现破损，导致电磁屏蔽的质量明显下降。而如果出现电缆屏蔽伸入PRC屏蔽壳内过长，会使得尖端放电效应增加，让金属壳的感应电流在屏蔽壳内形成二次电磁场。所以，线缆的屏蔽层在于PRC屏蔽壳的连接过程中，应该严格連接端子的制作工艺，同时实现两者的良好等电势接地。
其次，优先选用400V专变电能。
每个变电所都有自己的400V专变，而电力控制系统的接入端往往会因为其照明电的布置，会在附近数百米内找到400V变压器。因为PRC本身的用电量并不大，所以，部分控制系统会在照明电中直接接入UPS或者EPS给PRC供电。这样可以在电能质量环境较为复杂的机房内给PRC单独实现较为稳定的电源支持，甚至不少机房通过UPS或者EPC输出的高质量220V单相电能直接转化成12V和5V电源为整个机房的弱电部分供电。
最后，严格小环境空气质量控制。
首先机房应该严格封闭，因为机房内的温度和湿度变化不但会损坏PRC还可能损坏机房内的其他设施，所以，机房内的空气质量应该得到统一有效的管理。同时，我们可以根据PRC的具体要求，使用机柜小环境控制系统对其腔体进行干燥或者加湿管理，以确保其内部湿度不至于产生过高的静电。最后，应该在每次停机检修的过程中对于PRC的腔内进行例行的清灰处理，除去其中的积尘，防止出现因为积尘印象散热造成的烧毁或者因为积尘浆膜化导致的系统短路。
4.结束语
综上，通过分析，PRC安装和运行过程中可能遇到的常见问题，都是在实际安装和运行过程中工艺执行不到位带来的安装缺陷导致的。这些问题都可以在日常安装过程中，通过严格工艺的方式加以杜绝。因为工业物联网的普及和工业生产对于工业物联网的依赖性越来越强，PRC未来会在工业控制机房中发挥越来越重要的地位。
参考文献：
[1]刘清源.机房通讯核心设备应用设计[D].哈尔滨工业大学硕士论文，2012年
[2]胡斐.西门子PRC在工业控制中的应用[J].工业自动化，2013（7）：88-89