Symphony系統(tǒng)時序問題分析

王方超 倪仲俊

摘? 要：本文針對Symphony系統(tǒng)的時序問題，結(jié)合工程案例，對其進(jìn)行了具體分析，指明了時序問題在組態(tài)中的重要性及解決時序問題的一些防范措施。

關(guān)鍵詞：ABB、Symphony、時序、火電

0 引言

Symphony系統(tǒng)是由ABB公司研發(fā)的企業(yè)管理和控制系統(tǒng)，屬于分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）的一種。它有著物理位置分散、控制功能分散和管理功能集中等優(yōu)勢， 并且利用不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)， 逐漸完善其自身功能， 形成更為先進(jìn)和完善的新型分散控制系統(tǒng)。

在日常工作中筆者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場維護(hù)工程師在進(jìn)行邏輯組態(tài)時，往往只關(guān)注常規(guī)情況下控制功能能否正常實(shí)現(xiàn)，對異常情況下邏輯時序的不同對功能的影響考慮得比較少，這無形中對邏輯的正確執(zhí)行埋下了隱患，最終可能導(dǎo)致事故發(fā)生。本文結(jié)合筆者工作的案例對Symphony系統(tǒng)的時序問題進(jìn)行探討。

1 Symphony系統(tǒng)組態(tài)介紹

在Symphony系統(tǒng)中，定義了一系列可以實(shí)現(xiàn)不同功能的基礎(chǔ)軟件模塊，并給每個軟件模塊指定一個代碼，稱之為功能碼。當(dāng)使用一個功能碼時，必需給其指定一個塊號（即塊地址），從而成為功能塊?？刂破鞲鶕?jù)塊號讀取和傳遞數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場維護(hù)工程師根據(jù)過程控制方案，選擇一些合適的功能碼，將其互相連接，同時對每個功能碼設(shè)定一個塊號和根據(jù)具體設(shè)計要求設(shè)定其內(nèi)部參數(shù)，后將其存放到控制器中的過程稱為組態(tài)。

控制器運(yùn)行在實(shí)時操作系統(tǒng)上，控制器內(nèi)的調(diào)度系統(tǒng)完成對任務(wù)的定時調(diào)度，可以認(rèn)為控制器的控制過程是串行完成的，即在一個固定控制周期內(nèi)，按順序完成數(shù)據(jù)采集、控制策略運(yùn)算、控制信號輸出等過程。所以，時序也就是在DCS一個控制周期內(nèi)完成一個控制循環(huán)時，各個環(huán)節(jié)執(zhí)行的先后順序。Symphony系統(tǒng)的控制器是從最低編號開始按增大數(shù)字順序逐個執(zhí)行內(nèi)部組態(tài)的功能塊。

2? 案例分析

某電廠4號機(jī)組裝機(jī)容量660MW，采用ABB公司的Symphony系統(tǒng)。每臺機(jī)組設(shè)計有AB、CD、EF三層油層，每層四個油角，每個油角包含一根點(diǎn)火槍及配套點(diǎn)火器、一根油槍、一個油角閥、一個吹掃閥。每個油角設(shè)計了一套啟動程序及一套停止程序。在啟動失敗、油角運(yùn)行后滅火、油角閥故障三種情況下會自動啟動油角停程序。油角停程序步驟為關(guān)油角閥，進(jìn)點(diǎn)火槍，開吹掃閥，開點(diǎn)火器，關(guān)吹掃閥，退油槍。

某日在機(jī)務(wù)班組對AB、CD兩層油層共八個角油槍檢修工作結(jié)束后，運(yùn)行人員根據(jù)工作票內(nèi)容執(zhí)行安措恢復(fù)操作。在對八個點(diǎn)火控制柜送電后，有七個控制柜對應(yīng)的點(diǎn)火槍自動觸發(fā)了進(jìn)點(diǎn)火槍指令。當(dāng)時的動作曲線如圖1所示。

對單支點(diǎn)火槍動作曲線進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，是油角停程序觸發(fā)導(dǎo)致的點(diǎn)火槍自動進(jìn)操作。油角停程序判斷邏輯邏輯框圖如圖2所示，括號內(nèi)為該功能碼地址。判斷邏輯為當(dāng)控制柜在遠(yuǎn)方控制時如果油角閥故障信號發(fā)出則啟動油角停程序。

控制柜在遠(yuǎn)方控制信號由就地繼電器送出，控制柜斷電或控制柜旋鈕打在就地位時為0，控制柜得電且控制柜旋鈕打在遠(yuǎn)方控制位時為1。油角閥故障信號為邏輯判斷信號，當(dāng)油角閥反饋信號與指令信號不匹配時為1，當(dāng)油角閥反饋信號與指令信號匹配時為0，當(dāng)控制柜斷電時，無反饋信號。因此，在控制柜從失電到得電的過程中，當(dāng)控制柜在遠(yuǎn)方控制信號會從0變成1，而油角閥故障信號會從1變成0。

Symphony系統(tǒng)的控制器是根據(jù)塊號由小到大執(zhí)行的，因此上電的時機(jī)有三種情況，如圖3所示。在①時機(jī)上電，由于繼電器得電，控制柜在遠(yuǎn)方控制信號變?yōu)?，而運(yùn)算到油角停程序判斷塊時，油角閥故障信號還未執(zhí)行到，取上一控制器執(zhí)行時值1，從而油角停程序出1。在②時機(jī)上電，先運(yùn)算油角停程序判斷塊，控制柜在遠(yuǎn)方控制信號和油角閥故障信號均未執(zhí)行到，皆取上一控制器執(zhí)行時值0和1，從而油角停程序出0。在③時機(jī)上電，先是由于反饋信號正常，油角閥故障信號變?yōu)?，然后繼電器得電，控制柜在遠(yuǎn)方控制信號變?yōu)?，最后油角停程序判斷出0。各情況功能塊值如表1所示。

從上面的分析可以判斷出只有在控制器執(zhí)行到3356功能塊和3673功能塊之間時上電，油角停程序才不會觸發(fā)，而該控制器共使用塊號5246點(diǎn)，3356功能塊與3415功能塊之間使用塊號45點(diǎn)，3673功能塊與3415功能塊之間使用塊號204點(diǎn)，所以上電時機(jī)①的發(fā)生概率為95.25%，上電時機(jī)②的發(fā)生概率為0.86%，上電時機(jī)③的發(fā)生概率為3.89%。點(diǎn)火槍不誤動作的概率在4.75%左右，因此八個點(diǎn)火控制柜上電后，有七個角出現(xiàn)點(diǎn)火槍自動進(jìn)的情況。

綜上所述，此次設(shè)備誤動作是在DCS 邏輯組態(tài)時，相關(guān)邏輯時序問題沒有做過多考慮而造成的。?

3 防范措施

3.1 優(yōu)化功能塊地址

對于三個功能塊的地址分配有六種情況，現(xiàn)分析一下另外五種情況。分別如表2至表6所示，按照二、四、六方式設(shè)置塊號，都可以做到任何情況下均不會誤動作。但是四和六的設(shè)置方式，在正常觸發(fā)油角停程序時會比表2滯后一個運(yùn)算周期，這在某些重要邏輯組態(tài)里也是需要考慮的，所以表2的地址設(shè)置方式最合理。良好的地址設(shè)置方式能夠避免設(shè)備誤動作且不影響程序響應(yīng)時間。

3.2 合理設(shè)置延時

調(diào)整功能塊地址能夠有效避免誤動作，但是對于邏輯修改者要求較高，需要對各種情況進(jìn)行全面的分析判斷，現(xiàn)實(shí)工作中操作起來有很大難度。對于故障動作響應(yīng)要求沒有即時要求的邏輯，我們可以在判斷邏輯后添加一個控制器運(yùn)算周期以上時間跨度的延時，就可以達(dá)到防止誤操作的效果。

4 結(jié)論

隨著DCS系統(tǒng)的更新?lián)Q代，DCS的控制周期也越來越快，而我們在工作過程中往往忽視了在邏輯組態(tài)中時序問題的影響。本文中介紹的案例就一個警示，如果是主重要設(shè)備誤動，那產(chǎn)生的后果是無法想象的。

因此，在進(jìn)行邏輯組態(tài)中，一定要對時序問題引起足夠的重視。熱控工程師不僅要清楚被控系統(tǒng)的運(yùn)行方式和運(yùn)行要求，知曉邏輯要實(shí)現(xiàn)的功能以及要達(dá)到的目的，更要了解現(xiàn)場設(shè)備工作原理; 在邏輯組態(tài)時，全面考慮，在工藝流程基礎(chǔ)上合理規(guī)劃程序中不同功能碼執(zhí)行的先后順序，并結(jié)合實(shí)際特殊情況，使用延時功能。最后，就是要盡量創(chuàng)造條件，模擬被控系統(tǒng)或設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，做好相關(guān)試驗(yàn)，以此驗(yàn)證邏輯組態(tài)時序的正確性。

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作者簡介：王方超（1992-），男，助理工程師，從事火電廠熱控系統(tǒng)工作。

倪仲俊（1987—），男，碩士，工程師，從事火電廠熱控系統(tǒng)工作。