DCS環(huán)路故障的分析與處理

花蕾

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

DCS環(huán)路故障的分析與處理

花蕾

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

介紹了ABB Symphony控制系統(tǒng)的構(gòu)成，對環(huán)路結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的解析；結(jié)合一起環(huán)路通信故障的現(xiàn)象和處理過程，分析了產(chǎn)生故障的原因和處理辦法，并對控制系統(tǒng)的維護(hù)提出了建議。

控制系統(tǒng)；通信；環(huán)路；阻塞

0 引言

江蘇華電戚墅堰熱電有限公司(簡稱戚電公司)E級機(jī)組為M701DA燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，采用分軸方式布置，蒸汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)屬于分軸獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)。同常規(guī)火電機(jī)組的蒸汽輪機(jī)一樣，聯(lián)合循環(huán)的蒸汽輪機(jī)也配備了完整的汽輪機(jī)數(shù)字電液(DEH)控制系統(tǒng)。戚電公司汽輪機(jī)DEH和余熱鍋爐的控制邏輯由ABB Symphony系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1 ABB Symphony控制系統(tǒng)

Symphony系統(tǒng)是ABB公司于20世紀(jì)90年代中期推出的融過程控制和企業(yè)管理為一體的新一代分布式過程控制系統(tǒng)。Symphony系統(tǒng)具有合理的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的帶載能力、豐富的控制軟件、充分體現(xiàn)現(xiàn)代意識的人機(jī)接口[1]，得心應(yīng)手的工程設(shè)計(jì)及維護(hù)工具，開放的通信系統(tǒng)，以及能夠適應(yīng)多種數(shù)據(jù)采集、過程控制、過程管理、企業(yè)管理、市場運(yùn)作等特點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。戚電公司M701D聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)、余熱鍋爐和輔機(jī)等設(shè)備的離散控制系統(tǒng)(DCS)采用ABB公司的Symphony系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1.1 硬件系統(tǒng)

Symphony硬件系統(tǒng)由5種節(jié)點(diǎn)類型：現(xiàn)場控制單元、人機(jī)系統(tǒng)接口設(shè)備、系統(tǒng)工程工具、計(jì)算機(jī)接口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。

1.2 軟件系統(tǒng)

Symphony系統(tǒng)主要有4種：功能碼(FunctionCode)、功能塊(FuctionBlock)、組態(tài)工具軟件(Configuration Software)和通信驅(qū)動軟件(Communication Drive Software)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Symphony系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是指把現(xiàn)場控制單元、人機(jī)系統(tǒng)接口設(shè)備和系統(tǒng)工程工具(Composer)等硬件設(shè)備連成一個(gè)完整的分布式控制系統(tǒng)，并使分散的過程數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)成為整個(gè)系統(tǒng)共同財(cái)富的硬軟件結(jié)構(gòu)。

戚電公司DCS采用的是環(huán)路連接通信方式，如圖1所示。

圖1 DCS環(huán)路連接

Symphony系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分為2部分，橫線為操作網(wǎng)(O-NET)，圓環(huán)線為C-NET。O-NET將操作員站等上位機(jī)連接，使用的介質(zhì)為RJ45網(wǎng)線和交換機(jī)。O-NET上的節(jié)點(diǎn)故障，只影響本節(jié)點(diǎn)；交換機(jī)故障，將導(dǎo)致O-NET崩潰，但受影響的都是上位機(jī)節(jié)點(diǎn)間的通信，C-NET上的控制節(jié)點(diǎn)不受任何影響。同時(shí)，上位機(jī)中的獨(dú)立服務(wù)器繼續(xù)能對鍋爐、汽機(jī)、電氣各控制柜(HCU)進(jìn)行監(jiān)控，不會造成單元機(jī)組停機(jī)。

C-NET是將各HCU、操作站服務(wù)器連接起來的網(wǎng)絡(luò)，是冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，介質(zhì)采用同軸電纜，通信協(xié)議為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。C-NET上某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，通常該節(jié)點(diǎn)會自動掉線，退出C-NET環(huán)網(wǎng)。C-NET環(huán)網(wǎng)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間只要有一根介質(zhì)是暢通的，就不會通信中斷[2]。極端情況下，會出現(xiàn)2根通信介質(zhì)都中斷，如果持續(xù)時(shí)間較長，須緊急停機(jī)。

2 通信故障分析

2.1 故障過程

2013年9月29日20：00：00，#6機(jī)組運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)DCS部分畫面數(shù)據(jù)變成紫色，熱工值班人員檢查機(jī)柜后發(fā)現(xiàn)，PCU2，PCU5兩個(gè)機(jī)柜通信主模件(NPM)紅燈故障，控制器運(yùn)行正常，原因不明。由于每個(gè)機(jī)柜正用與備用通信模件均故障，導(dǎo)致畫面相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)均為壞點(diǎn)，緊急將通信模件全部復(fù)位后畫面顯示正常。

2013年10月11日，熱工人員日常巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)PCU5柜內(nèi)通信子模件(NIS)下8個(gè)狀態(tài)燈同時(shí)閃爍，更換NIS模件后正常。

2.2 故障分析

綜合2次故障現(xiàn)象，對環(huán)路進(jìn)行檢查。

2.2.1 軟件檢查

用PGP(Power Generation Portal)畫面程序讀取環(huán)路實(shí)際連接結(jié)構(gòu)為： NODE8(PCU8柜)→NODE5(PCU5柜)→NODE2(PCU2柜)→NODE54(工程師站)。故障只是影響了機(jī)柜向環(huán)路發(fā)送數(shù)據(jù)，控制器沒受影響[3-4]。所以，故障點(diǎn)出在NPM通信或環(huán)路上；通過歷史站對PCU2柜/PCU5柜的電源、NPM0、NPM1、C-NET1、C-NET2等標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

PCU5柜故障現(xiàn)象：9月28 日20:26:23.446， C-NET2故障報(bào)警；9月28 日20:45:16.480， C-NET1故障報(bào)警；9月28 日20:45:16.479， NPM1故障停止，切換至NPM0工作；9月29日18:24:20.192，NPM0故障停止。此時(shí)PCU5柜通信中斷。

9月29日PCU2柜故障現(xiàn)象：18:25:07.612 ， C-NET2故障報(bào)警；18:29:21.177 ，C-NET1故障報(bào)警；18:29:21.185，NPM0故障停止，切換至 NPM1工作；18:32:21.209，NPM1故障停止，PCU2柜通信中斷。

對以上數(shù)據(jù)分析如下：9月28日PCU5柜處環(huán)路通信出現(xiàn)問題， C-NET1，C-NET2監(jiān)視標(biāo)簽頻繁報(bào)警，通信堵塞造成NPM1切換至NPM0工作，一直到29日18時(shí)，環(huán)路通信一直不暢通，最后導(dǎo)致NPM0也停止工作，PCU5柜失去通信；PCU5柜離線后，PCU5柜處環(huán)路相當(dāng)于旁路，上游PCU8柜的通信數(shù)據(jù)直接通至PCU2柜，導(dǎo)致PCU2柜的NPM也先后停止工作；下游NODE54是工程師站，所以未受影響。因此，PCU8柜至PCU5柜段環(huán)路接觸不良，導(dǎo)致通信阻塞。

2.2.2 硬件檢查

經(jīng)硬件檢查發(fā)現(xiàn)，PCU8，PCU5，PCU2柜處的C-NET1，C-NET2環(huán)路電纜接頭均出現(xiàn)松動。

2.2.3 處理情況

在2015年E級機(jī)組全停時(shí)，對公用環(huán)和另一臺機(jī)組也進(jìn)行了相同處理，共更換了18個(gè)不符合要求的接頭。

處理完成之后，通過PGP檢查環(huán)路錯(cuò)誤計(jì)數(shù)情況見表1、表2、表3(2次采集間隔時(shí)長為17 h)。

表1 #7， #8機(jī)組脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果

表2 公用系統(tǒng)脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果

表3 #5， #6機(jī)組脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果

由表1、表2、表3可知，平均每小時(shí)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)增量小于1個(gè)，說明環(huán)路當(dāng)前工作狀況未出現(xiàn)異常。處理后運(yùn)行至今[5]，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)增長量一直在允許范圍內(nèi)，沒有再出現(xiàn)任何異常的情況。

3 結(jié)束語

防止各類控制系統(tǒng)故障的發(fā)生，必須從DCS的設(shè)計(jì)、制造、安裝抓起，將國內(nèi)應(yīng)用的各種類型DCS發(fā)生過的故障或異常情況收集反饋到相關(guān)技術(shù)部門，由相關(guān)技術(shù)部門召集系統(tǒng)專家進(jìn)行分析研究，制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、制度和反措，強(qiáng)制執(zhí)行，并形成一個(gè)大的閉環(huán)質(zhì)量控制體系，長期良性循環(huán)。

[1]王永新.DCS數(shù)據(jù)通信故障的分析[J].熱電技術(shù),2009(1):46-48.

[2]王俐,李樹強(qiáng),蔡文超.DCS集散控制系統(tǒng)的故障原因及運(yùn)行管理[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(17):135.

[3]鄒斌.DCS集散控制系統(tǒng)故障分析及維護(hù)管理[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,32(3):209.

[4]劉一福.DCS通信網(wǎng)絡(luò)故障的分析及防范措施[J].華北電力技術(shù),2005(9):43-45.

[5]李穎.DCS數(shù)據(jù)通訊及故障分析[J].科技信息,2011(13):488,496.

(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2016-12-20；

2017-04-20

TP 277

B

1674-1951(2017)05-0042-02

花蕾(1973—)，女，江蘇常州人，工程師，從事電廠熱控方面的工作(E-mail:hddy111@163.com)。