監控系統看門狗信號誤動作的原因分析與處理

候錄江，張 鑫，朱海峰，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司運維檢修部，河北省石家莊市 050000）

監控系統看門狗信號誤動作的原因分析與處理

候錄江，張 鑫，朱海峰，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司運維檢修部，河北省石家莊市 050000）

張河灣電站全廠監控系統經過了多年運行，漸漸面臨著元器件老化等問題，2015年6月主用PLC的看門狗信號動作報警，這給機組的正常運行帶來了隱患。通過對監控系統內PLC控制程序進行了修改優化，不僅有效地解決了問題，并且提高了監控系統運行的穩定可靠性。

監控；看門狗；脈沖；后備PLC

0 引言

張河灣電站全廠監控系統采用了ALSTOM公司的P320架構，每臺機組除了配備了一套ALSTOM公司的C8075 PLC用于對機組的監視與控制以外，還配置了一套后備PLC（C8035），作為主用PLC的后備，所有采集的全部是獨立于主用PLC之外的硬接點信號，開出也是通過獨立于主用PLC之外的硬布線回路使機組跳機。啟動的條件有兩個：

（1）主用PLC看門狗故障（Unit LCU Watchdog Fault）；

（2）主用PLC的一塊特定DI板卡故障（它們采集的是重要故障信號），并且某些特定機械故障信號之一。

4號機主用PLC看門狗信號出現了一次動作報警，給機組的正常運行和備用帶來了隱患，特別是當機組運行時會引起機組跳機。給機組的正常運行帶來了極大的隱患。

1 故障現象

出現以下報警，并且頻繁報警—復歸—報警—復歸。

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation N-DET -＞ DETECTED

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation DETECTED -＞ N-DET

導致機組的控制權在主用PLC和后備PLC之間反復切換，使運行人員無法正常控制機組的狀態。

2 后備PLC動作邏輯

后備PLC（C8035）在時刻監視著主用PLC（C8075）是否運行正常，此功能是通過主用PLC的看門狗信號來實現的，即每間隔2s發出一個脈寬為2s的脈沖，進而后備PLC（C8035）對脈沖“1”和“0”的持續時間進行判斷，若脈沖“1”或“0”持續時間超過3s時，后備PLC就認為主用PLC故障而動作出口使機組跳機。具體邏輯如圖1所示。

圖1 后備PLC動作控制回路單線圖

3 故障分析

由歷史記錄可知：

其一，首先出現后備PLC動作出口U04_GA04_EM001_DI01，也就是在圖1中所指的標記“2”，而沒有出現標記“3”主用PLC(C8075)故障U04_GA01_EM001_DS01報警，由此可以推斷：主用PLC（C8075）內部脈沖模塊是正常的。

其二，在后備PLC（C8035）中，增加的RS功能塊捕捉到了標記“4”處的變量為“1”，即在標記“4”處出現過主用PLC(C8075)故障，由此可以推斷：故障環節應該出現在上圖脈沖發生單元和脈沖判斷之間，期間由兩部分組成：外部繼電器回路和內部控制邏輯。

（1）外部繼電器回路之前對端子進行了緊固，以及更換了輸出繼電器，之后仍然出現了報警，由此可以推斷：其不是故障原因的根本所在，至少不是決定環節。

（2）內部控制邏輯，圖1中“脈沖單元”內部邏輯如圖2所示，脈沖判斷單元當收到脈沖信號時，以高電平“1”為例，一到上升沿立即觸發開始計時（只有收到下降沿計時清零），當計時3s后若仍然保持為高電平“1”則脈沖判斷（標記3）輸出脈沖“1”，之后只要主用PLC（C8075）一直為高電平“1”，則脈沖判斷（標記3）輸出一直保持“1”而不變，直到其碰到下降沿為止。

圖2 “脈沖單元”內部邏輯

圖3 脈沖判斷單元

由此可以推斷：主用PLC（C8075）脈沖信號進入后備PLC（C8035）之后，出現了高電平“1”的寬度超過3s，如圖3所示，導致這種情況的原因可能是PLC脈沖發出單元寬度2s的脈沖繼電器回路、PLC開關量輸入/輸出板卡等，每個環節必然都存在一定的延時，而每個延時均在各自允許的誤差范圍內，但是幾個環節累加起來，就可能偶爾出現延時大于1s的情況，哪怕僅僅由有0.001s，就會出現以上報警。

4 解決方案

由以上分析可以得出，主用PLC（C8075）脈沖信號送達后備PLC（C8035），出現了高電平（或低電平）保持超過3s而引起的。由于主用PLC的看門狗信號回路的每個環節都一定程度上存在一定延時，就此我們采取了以下幾點加以解決：

第一點，定期更換外部回路，包括中間繼電器、主用PLC（C8075）數字量輸出板卡、后備PLC（C8035）數字量輸入板卡。

第二點，脈寬由目前的2s修改為4s（可調），即主PLC（C8075）每間隔4s發出一個脈寬為4s的脈沖，從而減少外部繼電器回路的動作次數，進而增長中間繼電器的壽命，提高中間繼電器動作的可靠性；

第三點，在后備PLC動作出口跳機之前增加報警信號，如圖4所示，以便提前提示人員采取相關措施。

（1）報警信號，當脈沖判斷單元判斷脈沖“1”或“0”持續時間一直保持超過6s時，就認為主用PLC故障，發出后備PLC動作用于報警，而不用于跳機；

圖4 后備PLC動作出口跳機之前增加報警信號邏輯

（2）跳機信號，當脈沖判斷單元判斷脈沖“1”或“0”持續時間一直保持超過7s時，就認為主用PLC故障，發出后備PLC動作出口用于跳機。

原來脈沖寬度只要誤差超過1s就會動作出口跳機，修改后誤差擴大到超過3s時才會動作出口跳機，這預留了足夠的時間給中間各個環節，可以有效地躲過各個中間環節的時間誤差。此外特別是，在跳機之前增加了報警環節，當收到報警環節運行人員可以采取其他措施進行處理，減少了帶負荷跳機的可能，為機組的穩定運行提供了保障。

自從采取了以上兩點之后，正常運行至今，未再次出現類似故障，可見該問題得到了徹底的解決。

候錄江(1978—) ，男，工程師，主要研究方向：水電廠自動化。E-Mail：1349528193@qq.com

張 鑫(1980—) ，男，副高級工程師，主要研究方向：蓄能電廠運維檢修管理。E-Mail：xin-zhang@sgxy.sgcc.com.cn

朱海峰(1983—) ，男，工程師，主要研究方向：蓄能電廠運維檢修管理。E-Mail：haifeng-zhu@sgxy.sgcc.com.cn

黃 嘉(1982—) ，男，工程師，主要研究方向：蓄能電廠電氣運維管理。E-Mail：jian-huang@sgxy.sgcc.com.cn

CSCS Watchdog Wrong Action Reason Analysis and Processing

HOU Lujiang， ZHANG Xin， ZHU Haifeng， HUANG Jia
(Hebei zhanghewan pumped storage Co.，LTD.， shijiazhuang 050000， China)

The CSCS of Zhanghewang Plant has been put into operation several years. It is gradually facing with the problem of component aging. Since June 2015， there are several faults of the main PLC watchdog signal， so it is dangerous for safe operation of the unit. Through optimizing logic control program of the CSCS， it is not only effectively to solve the problem， but to enhance the stability and reliability of the CSCS.

CSCS; watchdog; pulse; backup PLC