DCS控制器故障分析處理及升級改造

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改造

王赧

（珠海深能洪灣電力有限公司，廣東珠海519060）

針對DCSSymphony系統控制器在電廠應用過程中常見問題進行了分析，找出了故障原因，總結了處理方法，并提出了升級改造思路。

DCS Symphony系統；控制器；故障原因；故障處理；升級改造

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

1 設備概況

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品中的IMMFP12主模件。每個過程控制單元HCU（模件柜）可以配置多個MFP；MFP前面板具有雙色（綠/紅）1個、單色（紅）8個LED（見圖1），分別用來顯示運行狀態及出錯代碼；同時支持ST0P/RESET開關，通過此開關可改變模件的運行狀態；通過P1、P2、P3板邊連接器（見圖4）連接邏輯電源、控制通道和子總線；MFP可帶電插拔；還可通過模件有關特定開關的設置，就地進行模件診斷或相關的特殊操作。

控制器的主要功能包括：數據采集及處理；回路控制、順序控制、批處理控制、優化控制；通信接口；自診斷能力（自動判別軟、硬件故障）。

控制器的主要特點有：支持多種控制語言如功能碼、C、Batch90、Ladder；支持多種類型的I/0子模件處理各種現場數據；在模件間可實現一比一冗余；C.W內的處理器參與對等通訊；在冗余配置的狀態下可實現在線組態。

功能碼（Function Code)是系統提供了一系列完成不同功能的軟件模塊，并對每個軟件模塊指定一個代碼。功能碼具有廣泛的功能，從簡單的“AND”“N0T”到復雜的“Smith預估器”共11大類近200種。它們分別是：函數運算類功能碼，常數設定類功能碼，控制算法類功能碼，信號轉換與選擇類功能碼，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控制器在線組態的配置及設置。在線組態是指對控制器下裝組態的一種方式，該方式將使熱備控制器進入組態方式而離線，控制器裝新組態可執行而另一控制器成熱備。控制器需同型號、同版本、冗余配置；設置上要求地址分離、留有間隔，允許在線組態。

IMMFP12模件可通過冗余電纜（NKMP01-2）實現模件的冗余，正常運行時MFP可以設置成1：1冗余，例如其冗余方式為：主控制器（左）處于運行執行方式，備用控制器（右）處于熱備跟蹤方式（見圖2）。

IMMFP12模件的設置（見圖4）：SW3設置模件地址和運行方式選擇，SW4為模件的特殊操作選擇，J1～J4是工廠設置，J5為總線方式選擇。

IMMFP12模件第一次上電或消除某些錯誤需執行特殊操作：2操作稱之為1、7操作，通過設置SW4的8位開關，將NVRAM存儲器初始化；4操作稱之為1、6操作，通過設置SW4的8位開關，建立Cnet網絡規程。特殊操作步驟:停止模件操作—模件解鎖固定—模件分離槽位—開關設置模件—模件插空槽位—模件顯示完成—模件恢復設置—模件正常操作。

IMMFP12模件的操作方式：模件在執行方式時采集I/0、執行控制策略，LED顯示模件為正常狀態（見圖2）；模件在組態方式時模件離線并可修改NVRAM的數據，LED顯示模件為組態狀態；模件在出錯方式時按程序停止運行并離線，LED顯示模件為錯誤狀態（見圖3）。

圖1 IMMFP12模件的LED

圖2 IMMFP12模件的正常操作顯示

圖3 IMMFP12模件的出錯顯示

圖4 IMMFP12模件結構示意圖

2 IMMFP12常見問題分析及其處理方法

問題1:2011年8月，機組運行中控制器出現冗余鏈錯誤不能冗余問題，備用處理器狀態指示燈為紅色且1、3、4LED亮，主處理器處于運行執行方式（見圖5）。

問題分析及處理方法：狀態指示燈顯示為紅色，說明MFP處于出錯方式，此時模件封鎖所有的通道及最終停止運行；前面板1、3、4LED亮，即CPU狀態指示出錯代碼為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，為了確保機組的正常運行，一般停機再做處理。在故障處理之前控制器不具備冗余功能，如果在此過程中主控制器也出現故障，該組控制器將無法運行控制策略、處理例外報告、接收輸入、修正輸出等。這種情況下,若無檢修熱控人員在廠內,運行人員需要及時在“硬件報警畫面”確認故障控制器的物理位置,并到機柜查看控制器的“出錯代碼”,同時通知檢修人員,檢修人員確定處理方案后,由運行人員逐個重啟控制器。如處理后仍然不能恢復該控制器的運行,運行人員可結合實際情況,選擇就地監視參數和操作設備，必要時可以手動停機。

其他常見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，特別是做在線組態時操作步驟沒有徹底完成，這種情況容易不被注意到。（3）MFP模件之間的冗余電纜有問題，重點檢查電纜插槽處接觸金屬片是否有松動、間距過寬等問題，容易導致冗余工作不穩定。（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，即使主模件本身運行看起來一切正常。（5）MMU背板有問題。（6）段控制塊FC82的S2和S4設置過小，這種問題容易出現在模件負荷較重，而又有多個段存在的情況下。

圖5 控制器冗余故障

問題2：主控制器的狀態燈綠閃且LED7、8亮，備用控制器正常。操作員站畫面顯示及操作正常，無硬件報警。控制器可在線，但無法在線修改參數。

問題分析及處理方法：狀態燈為綠閃，說明模件處于組態或錯誤方式，此時模件內的組態邏輯是沒有正常執行的。該現象屬于控制器NVRAM在運行中離線組態丟失引起的，一般因控制器NVRAM芯片故障引起。由于控制器IMMFP12已經停產5年以上，無法找到可替換的NVRAM芯片。處理方法是將主控制器手動停止，正常切換至備用控制器運行，對故障控制器執行2、4特殊操作；如故障頻繁出現，需更換控制器。該芯片故障發生后，將無法自動切換到備用控制器，無法在線修改參數。

問題3：機組啟動過程中，所有DCS操作員站部分汽機參數顯示為壞質量且無法操作部分汽機現場設備，確認與之相關的控制器無硬件報警，PCU節點下面的該組控制器狀態燈顯示正常。

問題分析及處理方法：針對此現象分析，該節點的通信模件NIS21/NPM12沒問題，否則整個PCU節點信號將消失，懷疑是主控制器故障導致。造成該故障有兩種可能：（1）MFP12控制器故障導致；（2）MFP12 control way A2芯片運算邏輯溢出導致。但當時現場控制器并沒有報故障，故懷疑為MFP12 C.W芯片故障導致。當時的處理方法是將主控制器停止，切至備用控制器運行，DCS操作員站相關參數顯示和設備操作正常后，啟動備用控制器。之后，為確保故障不再出現，更換了MFP12控制器。當故障發生時，也可使用composer inspect監視controlway上主模件的狀態。

3 IMMFP12 的升級改造

由于IMMFP12控制器已運行10年以上，其電子元器件已經逐漸老化，出現故障的可能性增加；加之在用的控制器數量多，備件數量有限且已停產，已著手進行控制器的升級改造工作。隨著ABB產品的升級，目前Symphony系統已被Symphony Plus取代，其系統主模件已經更換為NIS21/NPM22、BRC410；老版Composer 4.1軟件已經不能識別上述主模件，無法完成邏輯組態及維護功能,需更換為最新的S+engineering 1.1版本，運行在Windows7或Windows8操作系統上。

4 結語

通過對DCS控制器常見故障原因的分析和處理方法的總結，以及控制器升級改造的實施，提高了DCS運行的可靠性、穩定性，保證了機組的安全運行。

【1】唐穎倩.DCS系統升級改造過程及故障分析處理[J].科技風,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，從事熱控自動化設備檢修與研究。