DCS环路故障的分析与处理

花蕾

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011)

DCS环路故障的分析与处理

花蕾

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011)

介绍了ABB Symphony控制系统的构成，对环路结构做了详细的解析；结合一起环路通信故障的现象和处理过程，分析了产生故障的原因和处理办法，并对控制系统的维护提出了建议。

控制系统；通信；环路；阻塞

0 引言

江苏华电戚墅堰热电有限公司(简称戚电公司)E级机组为M701DA燃气-蒸汽联合循环发电机组，采用分轴方式布置，蒸汽轮机与燃气轮机属于分轴独立运行的状态。同常规火电机组的蒸汽轮机一样，联合循环的蒸汽轮机也配备了完整的汽轮机数字电液(DEH)控制系统。戚电公司汽轮机DEH和余热锅炉的控制逻辑由ABB Symphony系统实现。

1 ABB Symphony控制系统

Symphony系统是ABB公司于20世纪90年代中期推出的融过程控制和企业管理为一体的新一代分布式过程控制系统。Symphony系统具有合理的结构、强大的带载能力、丰富的控制软件、充分体现现代意识的人机接口[1]，得心应手的工程设计及维护工具，开放的通信系统，以及能够适应多种数据采集、过程控制、过程管理、企业管理、市场运作等特点，有着广泛的应用领域。戚电公司M701D联合循环机组的汽轮机、余热锅炉和辅机等设备的离散控制系统(DCS)采用ABB公司的Symphony系统实现。

1.1 硬件系统

Symphony硬件系统由5种节点类型：现场控制单元、人机系统接口设备、系统工程工具、计算机接口设备和网络接口设备。

1.2 软件系统

Symphony系统主要有4种：功能码(FunctionCode)、功能块(FuctionBlock)、组态工具软件(Configuration Software)和通信驱动软件(Communication Drive Software)。

1.3 网络结构

Symphony系统的通信网络是指把现场控制单元、人机系统接口设备和系统工程工具(Composer)等硬件设备连成一个完整的分布式控制系统，并使分散的过程数据和管理数据成为整个系统共同财富的硬软件结构。

戚电公司DCS采用的是环路连接通信方式，如图1所示。

图1 DCS环路连接

Symphony系统的网络分为2部分，横线为操作网(O-NET)，圆环线为C-NET。O-NET将操作员站等上位机连接，使用的介质为RJ45网线和交换机。O-NET上的节点故障，只影响本节点；交换机故障，将导致O-NET崩溃，但受影响的都是上位机节点间的通信，C-NET上的控制节点不受任何影响。同时，上位机中的独立服务器继续能对锅炉、汽机、电气各控制柜(HCU)进行监控，不会造成单元机组停机。

C-NET是将各HCU、操作站服务器连接起来的网络，是冗余环网结构，介质采用同轴电缆，通信协议为存储转发。C-NET上某一节点发生故障，通常该节点会自动掉线，退出C-NET环网。C-NET环网任意两个节点之间只要有一根介质是畅通的，就不会通信中断[2]。极端情况下，会出现2根通信介质都中断，如果持续时间较长，须紧急停机。

2 通信故障分析

2.1 故障过程

2013年9月29日20：00：00，#6机组运行人员发现DCS部分画面数据变成紫色，热工值班人员检查机柜后发现，PCU2，PCU5两个机柜通信主模件(NPM)红灯故障，控制器运行正常，原因不明。由于每个机柜正用与备用通信模件均故障，导致画面相应数据点均为坏点，紧急将通信模件全部复位后画面显示正常。

2013年10月11日，热工人员日常巡检时，发现PCU5柜内通信子模件(NIS)下8个状态灯同时闪烁，更换NIS模件后正常。

2.2 故障分析

综合2次故障现象，对环路进行检查。

2.2.1 软件检查

用PGP(Power Generation Portal)画面程序读取环路实际连接结构为： NODE8(PCU8柜)→NODE5(PCU5柜)→NODE2(PCU2柜)→NODE54(工程师站)。故障只是影响了机柜向环路发送数据，控制器没受影响[3-4]。所以，故障点出在NPM通信或环路上；通过历史站对PCU2柜/PCU5柜的电源、NPM0、NPM1、C-NET1、C-NET2等标签数据进行分析。

PCU5柜故障现象：9月28 日20:26:23.446， C-NET2故障报警；9月28 日20:45:16.480， C-NET1故障报警；9月28 日20:45:16.479， NPM1故障停止，切换至NPM0工作；9月29日18:24:20.192，NPM0故障停止。此时PCU5柜通信中断。

9月29日PCU2柜故障现象：18:25:07.612 ， C-NET2故障报警；18:29:21.177 ，C-NET1故障报警；18:29:21.185，NPM0故障停止，切换至 NPM1工作；18:32:21.209，NPM1故障停止，PCU2柜通信中断。

对以上数据分析如下：9月28日PCU5柜处环路通信出现问题， C-NET1，C-NET2监视标签频繁报警，通信堵塞造成NPM1切换至NPM0工作，一直到29日18时，环路通信一直不畅通，最后导致NPM0也停止工作，PCU5柜失去通信；PCU5柜离线后，PCU5柜处环路相当于旁路，上游PCU8柜的通信数据直接通至PCU2柜，导致PCU2柜的NPM也先后停止工作；下游NODE54是工程师站，所以未受影响。因此，PCU8柜至PCU5柜段环路接触不良，导致通信阻塞。

2.2.2 硬件检查

经硬件检查发现，PCU8，PCU5，PCU2柜处的C-NET1，C-NET2环路电缆接头均出现松动。

2.2.3 处理情况

在2015年E级机组全停时，对公用环和另一台机组也进行了相同处理，共更换了18个不符合要求的接头。

处理完成之后，通过PGP检查环路错误计数情况见表1、表2、表3(2次采集间隔时长为17 h)。

表1 #7， #8机组脉冲计数结果

表2 公用系统脉冲计数结果

表3 #5， #6机组脉冲计数结果

由表1、表2、表3可知，平均每小时错误计数增量小于1个，说明环路当前工作状况未出现异常。处理后运行至今[5]，错误计数增长量一直在允许范围内，没有再出现任何异常的情况。

3 结束语

防止各类控制系统故障的发生，必须从DCS的设计、制造、安装抓起，将国内应用的各种类型DCS发生过的故障或异常情况收集反馈到相关技术部门，由相关技术部门召集系统专家进行分析研究，制定出相应的标准、制度和反措，强制执行，并形成一个大的闭环质量控制体系，长期良性循环。

[1]王永新.DCS数据通信故障的分析[J].热电技术,2009(1):46-48.

[2]王俐,李树强,蔡文超.DCS集散控制系统的故障原因及运行管理[J].中国新技术新产品,2010(17):135.

[3]邹斌.DCS集散控制系统故障分析及维护管理[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(3):209.

[4]刘一福.DCS通信网络故障的分析及防范措施[J].华北电力技术,2005(9):43-45.

[5]李颖.DCS数据通讯及故障分析[J].科技信息,2011(13):488,496.

(本文责编：刘炳锋)

2016-12-20；

2017-04-20

TP 277

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1674-1951(2017)05-0042-02

花蕾(1973—)，女，江苏常州人，工程师，从事电厂热控方面的工作(E-mail:hddy111@163.com)。