王赧

（珠海深能洪灣電力有限公司，廣東珠海519060）

DCS控制器故障分析處理及升級(jí)改造

王赧

（珠海深能洪灣電力有限公司，廣東珠海519060）

針對(duì)DCSSymphony系統(tǒng)控制器在電廠應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，找出了故障原因，總結(jié)了處理方法，并提出了升級(jí)改造思路。

DCS Symphony系統(tǒng)；控制器；故障原因；故障處理；升級(jí)改造

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.138

1 設(shè)備概況

多功能處理器是以CPU為核心的智能控制器模件，珠海深能洪灣電力有限公司目前使用的是其系列產(chǎn)品中的IMMFP12主模件。每個(gè)過(guò)程控制單元HCU（模件柜）可以配置多個(gè)MFP；MFP前面板具有雙色（綠/紅）1個(gè)、單色（紅）8個(gè)LED（見(jiàn)圖1），分別用來(lái)顯示運(yùn)行狀態(tài)及出錯(cuò)代碼；同時(shí)支持ST0P/RESET開(kāi)關(guān)，通過(guò)此開(kāi)關(guān)可改變模件的運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)P1、P2、P3板邊連接器（見(jiàn)圖4）連接邏輯電源、控制通道和子總線；MFP可帶電插拔；還可通過(guò)模件有關(guān)特定開(kāi)關(guān)的設(shè)置，就地進(jìn)行模件診斷或相關(guān)的特殊操作。

控制器的主要功能包括：數(shù)據(jù)采集及處理；回路控制、順序控制、批處理控制、優(yōu)化控制；通信接口；自診斷能力（自動(dòng)判別軟、硬件故障）。

控制器的主要特點(diǎn)有：支持多種控制語(yǔ)言如功能碼、C、Batch90、Ladder；支持多種類型的I/0子模件處理各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；在模件間可實(shí)現(xiàn)一比一冗余；C.W內(nèi)的處理器參與對(duì)等通訊；在冗余配置的狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)。

功能碼（Function Code)是系統(tǒng)提供了一系列完成不同功能的軟件模塊，并對(duì)每個(gè)軟件模塊指定一個(gè)代碼。功能碼具有廣泛的功能，從簡(jiǎn)單的“AND”“N0T”到復(fù)雜的“Smith預(yù)估器”共11大類近200種。它們分別是：函數(shù)運(yùn)算類功能碼，常數(shù)設(shè)定類功能碼，控制算法類功能碼，信號(hào)轉(zhuǎn)換與選擇類功能碼，與硬件接口類功能碼，I/0類功能碼，脈沖與定時(shí)器類功能碼，模件控制類功能碼，通訊類功能碼，BASIC等類功能碼，其他類功能碼。

IMMFP12控制器在線組態(tài)的配置及設(shè)置。在線組態(tài)是指對(duì)控制器下裝組態(tài)的一種方式，該方式將使熱備控制器進(jìn)入組態(tài)方式而離線，控制器裝新組態(tài)可執(zhí)行而另一控制器成熱備?？刂破餍柰吞?hào)、同版本、冗余配置；設(shè)置上要求地址分離、留有間隔，允許在線組態(tài)。

IMMFP12模件可通過(guò)冗余電纜（NKMP01-2）實(shí)現(xiàn)模件的冗余，正常運(yùn)行時(shí)MFP可以設(shè)置成1：1冗余，例如其冗余方式為：主控制器（左）處于運(yùn)行執(zhí)行方式，備用控制器（右）處于熱備跟蹤方式（見(jiàn)圖2）。

IMMFP12模件的設(shè)置（見(jiàn)圖4）：SW3設(shè)置模件地址和運(yùn)行方式選擇，SW4為模件的特殊操作選擇，J1～J4是工廠設(shè)置，J5為總線方式選擇。

IMMFP12模件第一次上電或消除某些錯(cuò)誤需執(zhí)行特殊操作：2操作稱之為1、7操作，通過(guò)設(shè)置SW4的8位開(kāi)關(guān)，將NVRAM存儲(chǔ)器初始化；4操作稱之為1、6操作，通過(guò)設(shè)置SW4的8位開(kāi)關(guān)，建立Cnet網(wǎng)絡(luò)規(guī)程。特殊操作步驟:停止模件操作—模件解鎖固定—模件分離槽位—開(kāi)關(guān)設(shè)置模件—模件插空槽位—模件顯示完成—模件恢復(fù)設(shè)置—模件正常操作。

IMMFP12模件的操作方式：模件在執(zhí)行方式時(shí)采集I/0、執(zhí)行控制策略，LED顯示模件為正常狀態(tài)（見(jiàn)圖2）；模件在組態(tài)方式時(shí)模件離線并可修改NVRAM的數(shù)據(jù)，LED顯示模件為組態(tài)狀態(tài)；模件在出錯(cuò)方式時(shí)按程序停止運(yùn)行并離線，LED顯示模件為錯(cuò)誤狀態(tài)（見(jiàn)圖3）。

圖1 IMMFP12模件的LED

圖2 IMMFP12模件的正常操作顯示

圖3 IMMFP12模件的出錯(cuò)顯示

圖4 IMMFP12模件結(jié)構(gòu)示意圖

2 IMMFP12常見(jiàn)問(wèn)題分析及其處理方法

問(wèn)題1:2011年8月，機(jī)組運(yùn)行中控制器出現(xiàn)冗余鏈錯(cuò)誤不能冗余問(wèn)題，備用處理器狀態(tài)指示燈為紅色且1、3、4LED亮，主處理器處于運(yùn)行執(zhí)行方式（見(jiàn)圖5）。

問(wèn)題分析及處理方法：狀態(tài)指示燈顯示為紅色，說(shuō)明MFP處于出錯(cuò)方式，此時(shí)模件封鎖所有的通道及最終停止運(yùn)行；前面板1、3、4LED亮，即CPU狀態(tài)指示出錯(cuò)代碼為1/3/4，冗余鏈通訊故障。判斷是冗余電纜接頭與模件板邊連接器接觸不好，引起通訊故障。對(duì)模件“金手指”掛焊錫，并加裝電纜接頭固定支架后正常。由于該故障的處理需要重啟主控制器，為了確保機(jī)組的正常運(yùn)行，一般停機(jī)再做處理。在故障處理之前控制器不具備冗余功能，如果在此過(guò)程中主控制器也出現(xiàn)故障，該組控制器將無(wú)法運(yùn)行控制策略、處理例外報(bào)告、接收輸入、修正輸出等。這種情況下,若無(wú)檢修熱控人員在廠內(nèi),運(yùn)行人員需要及時(shí)在“硬件報(bào)警畫(huà)面”確認(rèn)故障控制器的物理位置,并到機(jī)柜查看控制器的“出錯(cuò)代碼”,同時(shí)通知檢修人員,檢修人員確定處理方案后,由運(yùn)行人員逐個(gè)重啟控制器。如處理后仍然不能恢復(fù)該控制器的運(yùn)行,運(yùn)行人員可結(jié)合實(shí)際情況,選擇就地監(jiān)視參數(shù)和操作設(shè)備，必要時(shí)可以手動(dòng)停機(jī)。

其他常見(jiàn)的控制器冗余故障原因[1]：（1）兩塊模件的固件版本不一致。（2）冗余的模件未處于正常冗余狀態(tài)，特別是做在線組態(tài)時(shí)操作步驟沒(méi)有徹底完成，這種情況容易不被注意到。（3）MFP模件之間的冗余電纜有問(wèn)題，重點(diǎn)檢查電纜插槽處接觸金屬片是否有松動(dòng)、間距過(guò)寬等問(wèn)題，容易導(dǎo)致冗余工作不穩(wěn)定。（4）MFP模件本身的冗余部分硬件故障，故障既有可能在備用模件，也有可能在主模件，即使主模件本身運(yùn)行看起來(lái)一切正常。（5）MMU背板有問(wèn)題。（6）段控制塊FC82的S2和S4設(shè)置過(guò)小，這種問(wèn)題容易出現(xiàn)在模件負(fù)荷較重，而又有多個(gè)段存在的情況下。

圖5 控制器冗余故障

問(wèn)題2：主控制器的狀態(tài)燈綠閃且LED7、8亮，備用控制器正常。操作員站畫(huà)面顯示及操作正常，無(wú)硬件報(bào)警?？刂破骺稍诰€，但無(wú)法在線修改參數(shù)。

問(wèn)題分析及處理方法：狀態(tài)燈為綠閃，說(shuō)明模件處于組態(tài)或錯(cuò)誤方式，此時(shí)模件內(nèi)的組態(tài)邏輯是沒(méi)有正常執(zhí)行的。該現(xiàn)象屬于控制器NVRAM在運(yùn)行中離線組態(tài)丟失引起的，一般因控制器NVRAM芯片故障引起。由于控制器IMMFP12已經(jīng)停產(chǎn)5年以上，無(wú)法找到可替換的NVRAM芯片。處理方法是將主控制器手動(dòng)停止，正常切換至備用控制器運(yùn)行，對(duì)故障控制器執(zhí)行2、4特殊操作；如故障頻繁出現(xiàn)，需更換控制器。該芯片故障發(fā)生后，將無(wú)法自動(dòng)切換到備用控制器，無(wú)法在線修改參數(shù)。

問(wèn)題3：機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，所有DCS操作員站部分汽機(jī)參數(shù)顯示為壞質(zhì)量且無(wú)法操作部分汽機(jī)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，確認(rèn)與之相關(guān)的控制器無(wú)硬件報(bào)警，PCU節(jié)點(diǎn)下面的該組控制器狀態(tài)燈顯示正常。

問(wèn)題分析及處理方法：針對(duì)此現(xiàn)象分析，該節(jié)點(diǎn)的通信模件NIS21/NPM12沒(méi)問(wèn)題，否則整個(gè)PCU節(jié)點(diǎn)信號(hào)將消失，懷疑是主控制器故障導(dǎo)致。造成該故障有兩種可能：（1）MFP12控制器故障導(dǎo)致；（2）MFP12 control way A2芯片運(yùn)算邏輯溢出導(dǎo)致。但當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制器并沒(méi)有報(bào)故障，故懷疑為MFP12 C.W芯片故障導(dǎo)致。當(dāng)時(shí)的處理方法是將主控制器停止，切至備用控制器運(yùn)行，DCS操作員站相關(guān)參數(shù)顯示和設(shè)備操作正常后，啟動(dòng)備用控制器。之后，為確保故障不再出現(xiàn)，更換了MFP12控制器。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，也可使用composer inspect監(jiān)視controlway上主模件的狀態(tài)。

3 IMMFP12 的升級(jí)改造

由于IMMFP12控制器已運(yùn)行10年以上，其電子元器件已經(jīng)逐漸老化，出現(xiàn)故障的可能性增加；加之在用的控制器數(shù)量多，備件數(shù)量有限且已停產(chǎn)，已著手進(jìn)行控制器的升級(jí)改造工作。隨著ABB產(chǎn)品的升級(jí)，目前Symphony系統(tǒng)已被Symphony Plus取代，其系統(tǒng)主模件已經(jīng)更換為NIS21/NPM22、BRC410；老版Composer 4.1軟件已經(jīng)不能識(shí)別上述主模件，無(wú)法完成邏輯組態(tài)及維護(hù)功能,需更換為最新的S+engineering 1.1版本，運(yùn)行在Windows7或Windows8操作系統(tǒng)上。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)DCS控制器常見(jiàn)故障原因的分析和處理方法的總結(jié)，以及控制器升級(jí)改造的實(shí)施，提高了DCS運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

【1】唐穎倩.DCS系統(tǒng)升級(jí)改造過(guò)程及故障分析處理[J].科技風(fēng),2015(1): 86-87.

Fault Analysis and Upgrading of DCS Controller

WANG Nan
(Zhuhai Shenneng Hongwan Power Co.Ltd.,Zhuhai 519060,China)

The common problems in the application of DCS Symphony system controller in the power plant are analyzed,the causes of failure are found,the treatment methods are summarized,and the ideas of upgrading and reconstruction were put forward.

DCS Symphony system;controller;failure cause;fault processing;upgrading and reconstruction

TM 6

B

1007-9467（2016）08-0249-02

2016-08-01

王赧（1980～），男，甘肅酒泉人，助理工程師，從事熱控自動(dòng)化設(shè)備檢修與研究。