Symphony INFI90 DCS硬件介紹及其長期運行下的故障預防及處理

祝亮亮

摘 要：Symphony INFI90是ABB貝利公司推出的新一代DCS分布式過程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電源、過程處理單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、工程師站、操作員站等單元組成。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠性強，但運行時間較久后也會有不少故障的出現(xiàn)，本文以大屯發(fā)電廠#6、7機組Symphony INFI90 系統(tǒng)在長年運行狀態(tài)下的常見故障做分析，并提出針對性的解決辦法。

關(guān)鍵詞：Symphony INFI90;長期運行;常見故障;解決方法

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0154-02

1 系統(tǒng)概況

大屯發(fā)電廠#6、7機組2004年投產(chǎn)，至今已有15年，其控制系統(tǒng)為ABB貝利公司的Symphony INFI90，隨著機組運行年限的越來越長，其控制系統(tǒng)的的硬件方面故障率有越來越頻發(fā)的趨勢。下面就該系統(tǒng)的硬件方面進行介紹并就其在長年運行后常出現(xiàn)的故障進行簡要分析，并提出解除方法。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及故障分析

下面就Symphony系統(tǒng)的硬件構(gòu)成分類進行說明，并對其故障的預防及處理方法做分析。

2.1 電源模件

2.1.1 電源模件介紹

電源模件采用冗余配置，為MPIII型模件，其為DCS各模件提供正常工作所需要的±5V，±15V及24V電源，該電源模件配置有直流電源總線監(jiān)視模塊，具有PFI（電源故障切除）功能。

2.1.2 電源模件的故障預防及處理

電源模件能否正常工作直接關(guān)系到整個DCS能否正常工作，但該電源模件體積較大，長期工作后電源內(nèi)部易大量積灰，易造成電器原件老化損壞，另外PFI功能的唯一條件就是電壓低，當±5V，±15V的任一電壓值低于標準值0.25V，PFI功能便起作用，由高電平變?yōu)榈碗娖?，PFI一旦動作就會復位全部模件。針對電源模件的該特點，我們將#7機組的PFI端子與﹢5V通過1000歐姆電阻并接，使PFI始終保持在高電平，避免了其誤動作的可能，但直流電源總線監(jiān)視模塊仍可正常監(jiān)視電壓，可在每天巡檢中及時查看電壓狀態(tài)。此外，在機組停運時也應(yīng)對各電壓進行測量，以確認供電電壓是否正常。

在機組每次停運檢修期間應(yīng)做電源的冗余切換實驗，對發(fā)現(xiàn)的工作不穩(wěn)定的電源模件及時進行更換。另外在每次機組大修期間應(yīng)對電源模件開蓋進行徹底的吹掃清灰，以保證電源模件能夠在良好的環(huán)境下工作。同時，為防止電源模件的意外故障，熱工人員對#6、7機組的每臺模件柜都更換了至少一臺電源模件，以保證供電的穩(wěn)定性和可靠性。

另外，大屯發(fā)電廠#6、7機組的公共模件柜在2018年出現(xiàn)多個I/O模件頻繁故障的現(xiàn)象，經(jīng)過反復的原因查找及排除，最后發(fā)現(xiàn)在晃動電源母排上的±5V及±15V接線時，會出現(xiàn)更多的模件顯示故障狀態(tài)，進一步檢查發(fā)現(xiàn)±5V及±15V接線的線鼻有松動及氧化現(xiàn)象，在對線鼻進行去除氧化層及緊固處理后，所有模件都恢復正常。這提示我們在對DCS的維護過程中應(yīng)該更加地細心和細致，尤其是運行年限較久的DCS系統(tǒng)，不能放過任何一個環(huán)節(jié)。

2.2 過程處理單元IMMFP12（Multi-Function Processor）

2.2.1 過程處理單元IMMFP12介紹

過程處理單元負責整個DCS的數(shù)據(jù)采集、處理及回路控制，IMMFP12模件亦是冗余配置，其擁有16MHZ的主頻，512K的RAM，512K的ROM及256K的NVRAM，能處理近300種功能碼，并能提供10000個塊地址，是DCS的核心模件。

2.2.2 過程處理單元IMMFP12的故障預防及處理

IMMFP12模件在工作10年以后其故障率在明顯的上升，故障的直觀表現(xiàn)是工作狀態(tài)指示燈由綠色變?yōu)榧t色，這里要指出的是若變?yōu)辄S色，代表模件內(nèi)部的電池電量低，模件本身無故障，可繼續(xù)正常工作。IMMFP12模件內(nèi)部有兩個8位撥碼開關(guān)，SW3及SW4，SW3是模件地址和運行方式選擇，SW4是模件的特殊操作選擇。在模件故障時可對模件的SW4開關(guān)進行1、7操作及1、6操作進行修復。即先將模件拔出記下SW4的撥碼，然后將1、7撥至on位置，其余為off位置，然后插上模件，該操作的目的是將NVRAM存儲器初始化，待模件指示燈穩(wěn)定后，再將模件拔出，將1、6撥至on位置，其余為off位置，然后插上模件，該操作的目的是建立Cnet網(wǎng)絡(luò)規(guī)程，待指示燈穩(wěn)定后再次拔出模件，并恢復原始的撥碼，然后將模件插上，若模件指示燈恢正常，表明模件被修復，若依然為故障狀態(tài)，提示需要更換新的IMMFP12模件。另外，機組停運期間也應(yīng)對IMMFP12模件進行冗余切換實驗，并進行吹掃清灰。

2.3 通訊模件

2.3.1 通訊模件介紹

Symphony INFI90系統(tǒng)的通訊回路如圖1和圖2所示。

圖1和圖2中Cnet是DCS環(huán)網(wǎng)，為了確保通訊的可靠性，Symphony INFI90采用的雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即環(huán)網(wǎng)的電纜、通訊接口都以冗余的形式配置，當一條環(huán)網(wǎng)故障時，另外一條備用環(huán)網(wǎng)立即無擾接替工作。

HCU是現(xiàn)場控制單元，TCL為通訊電纜。NIS為INNIS11模件，用于系統(tǒng)節(jié)點與環(huán)網(wǎng)Cnet的連接。NPM為INNPM12模件，其與INNIS11一起構(gòu)成HCU接口，且是HCU網(wǎng)絡(luò)接口的主模件。C.W（Control Way）是控制總線，將所有的MFP連接在一條總線上，完成MFP之間的通訊以及MFP與環(huán)網(wǎng)之間的通訊。X.B為擴展總線，完成MFP與I/O模件之間的通訊。

ICI為INICI03模件接口通訊，其包括INNIS11和INICT03以及IMMPI01三塊模件，其中INNIS11是網(wǎng)絡(luò)接口模件，INICT03模件用于Cnet與計算機（服務(wù)器）的連接，IMMPI01是多功能處理接口模件，TMP為通訊接口;

NIU（Network Interface Unit）為網(wǎng)絡(luò)接口單元，是Symphony 系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)連接的硬件設(shè)備，其中IIT為INIIT13模件，用于Cnet與Cnet的連接，主要用于公共系統(tǒng)中，如循環(huán)水系統(tǒng);

SEM為INSEM01模件，用于SOE（Sequence Of Event）中的數(shù)據(jù)采集，TKM為INTKM01模件，用于SOE中的時鐘同步，TST為端子板。

2.3.2 通訊模件的故障預防及處理

由以上及圖1和圖2可知，NIS是使用量最多的通訊模件，經(jīng)過我們的統(tǒng)計也發(fā)現(xiàn)是故障次數(shù)最多的模件。由于通訊模件都是采用冗余配置，大大提高了其可靠性，但在日常工作中也應(yīng)每天對其進行巡檢，對異常的模件做好記錄，并合理申購備件，待機組停運時及時進行修復或更換。

另外對于服務(wù)器通訊中使用的INNIS11和INICT03以及IMMPI01模件可升級為NIS21以及ICT13A兩塊模件進行替換。如圖3所示，大屯發(fā)電廠#6號機組的一臺服務(wù)器的通訊已做升級，從升級至今已有5年，一直運行穩(wěn)定，無故障發(fā)生。

2.4 I/O模件

I/O模件主要包括模擬輸入子模件IMASI13，其可接收4-20ma，熱電阻及熱電偶信號;模擬輸入子模件 IMFEC12，其可提供有源24V，主要用于接入變送器儀表;模擬輸出子模件IMASO11，其主要用于輸出4-20ma指令，進行模件量控制;數(shù)字輸入子模件IMDSI12/13/14/15，用于接收24V、48V等開關(guān)量輸入;數(shù)字輸出子模件IMDSO14，用于開關(guān)量指令的輸出，以控制設(shè)備的開關(guān)及啟停。I/O模件由于其功耗很低，使得其原件不易老化，故其故障率也很低。但在模件運行年限較久時應(yīng)加強巡檢，并定期吹掃，并在每次大修時將所有的模件全部拔出，進行徹底的清灰處理。

2.5 服務(wù)器及操作員（含工程師站）站計算機

Symphony系統(tǒng)采用多客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，一臺服務(wù)器最多支持10個客戶，服務(wù)器計算機采用SCSI卡與IMMPI01卡的接口連接后進行通信。

大屯發(fā)電廠#6、7機組每臺機組配置兩臺服務(wù)器、6臺操作員站（含工程師站）。每臺服務(wù)器各帶三臺操作員站。計算機在運行年限較久后，其各元件，包括電源、硬盤、網(wǎng)卡、顯卡等已老化，隨時存在故障的可能。基于此狀況，熱工人員對每臺機組的主、副服務(wù)器及機、電、爐操作員站各做一臺備機，在機組運行時若計算機出現(xiàn)故障，只需將硬狗插上，并輸入其對應(yīng)的licence序列號即可使用，這樣幾乎可以避免了因服務(wù)器或操員站計算機的故障對機組的正常運行及調(diào)整造成大的影響。

3 結(jié)語

綜上，雖然Symphony DCS系統(tǒng)在運行年限較久的狀態(tài)下會有故障率升高的表現(xiàn)，但是把系統(tǒng)分析透徹，且把維護工作做到了細致，仍能保證其可靠地運行。現(xiàn)大屯發(fā)電廠#6、7機組的Symphony DCS在熱工人員的維護下，運行非常平穩(wěn)，無任何故障。即使出現(xiàn)故障，由于做了大量的故障狀態(tài)下的處理措施及方案的準備，使得故障的影響也都是在可控范圍之內(nèi)的。