TRICONEX-TS3000控制系統(tǒng)卡件在線更換

楊亮

（中海石油華鶴煤化有限公司 黑龍江省鶴崗市 154100）

TRICONEX TS3000 系統(tǒng)概述：TS3000 控制系統(tǒng)是基于 TRICONEX 而開發(fā)的一種 ITCC 機(jī)組綜合控制系統(tǒng)。主要由電源模塊、主處理器、I/O 模塊、機(jī)架組成。通過三重模件冗余結(jié)構(gòu)（TMR）提供容錯(cuò)能力，識(shí)別并補(bǔ)償控制系統(tǒng)的錯(cuò)誤，并允許在不影響正常生產(chǎn)的情況下在線維修。

每一個(gè)IO 模塊表面是1 塊卡，實(shí)際有三條完全相同的互不影響的檢測(cè)電路。3 塊CPU 卡分別接收對(duì)應(yīng)的IO 模塊三條回路的值。3 塊CPU 卡通過TriBus 總線進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的傳輸、比較、核對(duì)，如果兩塊表決一致，會(huì)自動(dòng)修正不一致的CPU 卡， 形成最終表決的值，并通過三條I/O BUS 送至對(duì)應(yīng)的輸出通道。

每一個(gè)I/O 插槽可以含有兩個(gè)相同的I/O 模塊，如果在一個(gè)模塊上檢測(cè)到一個(gè)故障，控制就會(huì)自動(dòng)地切換到運(yùn)行良好的模塊上。如果在插槽里僅安裝了一個(gè)模塊，也可以在線更換一個(gè)有故障的模塊。在這種情況下，將完好的模塊插入備用槽并將控制切換到這個(gè)模塊上，這樣就可以拔出有故障的模塊。Tricon 控制器的三重結(jié)構(gòu)如圖1。

1 卡件故障分析及處理措施

1.1 主機(jī)箱報(bào)警動(dòng)作

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，主機(jī)箱電源模塊上的報(bào)警觸點(diǎn)激活：

（1）控制器配置與控制程序配置不匹配，數(shù)字輸出（DO）模塊出現(xiàn)負(fù)荷/熔斷器故障。

（2）控制器中的某個(gè)模塊丟失。（沒有狀態(tài)指示燈警告你有此問題）。

（3）主機(jī)箱中的一個(gè)主處理器或輸入/輸出模塊出故障。

（4）擴(kuò)展機(jī)箱中的某個(gè)輸入/輸出模塊出故障。

（5）主處理器檢測(cè)到系統(tǒng)故障。在此情況下，兩個(gè)報(bào)警觸點(diǎn)即使沒有相應(yīng)的模塊故障的狀態(tài)下也可能被觸發(fā)。

（6）機(jī)箱內(nèi)的輸入/輸出總線電纜安裝不正確 - 例如信道A的電纜不經(jīng)意地接至信道B。當(dāng)下列這些情況之一發(fā)生時(shí)，至少有一個(gè)主機(jī)箱電源模塊上的一個(gè)報(bào)警觸點(diǎn)激活：

圖1：Tricon 控制器的三重結(jié)構(gòu)

（1）電源模塊出故障。

（2）供應(yīng)給電源模塊的主電源丟失。

（3）電源模塊上有電池電量低報(bào)警或溫度過高報(bào)警。

1.2 擴(kuò)展機(jī)箱的報(bào)警動(dòng)作

當(dāng)輸入/輸出模塊出故障時(shí)，擴(kuò)展機(jī)箱上兩個(gè)電源模塊的報(bào)警觸點(diǎn)均被激活。若出現(xiàn)下列這些情況之一時(shí)，擴(kuò)展機(jī)箱中至少1 個(gè)電源模塊上的報(bào)警觸點(diǎn)被激活：

（1）電源模塊出故障。

（2）供給電源模塊的主電源丟失。

（3）電源模塊有“溫度過高”的警告。

1.3 主處理器模塊故障時(shí)指示燈狀態(tài)

CPU 模塊故障時(shí)各指示燈狀態(tài)，PASS 燈滅、ACTIVE 燈亮、FAULT 燈亮，MALNTI 指示燈任意、MALNT2 指示燈任意、卡件正常工作。

大范圍的診斷驗(yàn)證每個(gè)主處理器以及每個(gè)輸入/輸出模塊和通信信道的健康狀況。瞬時(shí)故障由硬件多數(shù)表決電路記錄和屏蔽。持續(xù)的故障被診斷出來，出錯(cuò)的模塊被熱更換或者以容錯(cuò)方式操作，直至熱更換完成為止。

1.4 I/O模塊故障時(shí)指示燈狀態(tài)

I/O 模塊故障時(shí)各指示燈狀態(tài)，PASS 燈滅、ACTIVE 燈亮、FAULT 燈亮，卡件正常工作。

1.4.1 DI 卡：故障信息解析

通過TRILOG 診斷軟件診斷故障信息：

結(jié)論：

該DI 卡的A/B/C(同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)引腳損壞)腿通訊丟失，系統(tǒng)處于降級(jí)狀態(tài)，系統(tǒng)可靠性級(jí)別減低，CPU 對(duì)接收到的三個(gè)回路進(jìn)行表決（2003），如果一個(gè)回路損壞，將導(dǎo)致傳送到CPU的值不正常，如果該卡再出現(xiàn)另外一個(gè)引腳損壞，則該卡傳送到的CPU 的值為假值，將導(dǎo)致CPU 表決出錯(cuò)，將導(dǎo)致該塊卡所有點(diǎn)假值，引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

1.4.2 AI 卡：故障信息解析

結(jié)論：

AI 卡支持對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行完整而不間斷的診斷, 在任何通道上的診斷故障都會(huì)觸發(fā)此模塊上的故障顯示燈，通過上位診斷軟件診斷為該AI 的A/B/C(同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)引腳損壞)腿通訊丟失，系統(tǒng)由三重化降為兩重化，系統(tǒng)可靠性級(jí)別減低，AI 模塊易于出現(xiàn)錯(cuò)誤的比較讀數(shù)，這樣可能會(huì)增加故障概率。一般說來，讀數(shù)之間的差別越大并且錯(cuò)誤比較的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，就表明故障出現(xiàn)的可能性越大。其差別大小和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短在模擬輸入模塊之間變化,CPU 對(duì)接收到的三個(gè)回路進(jìn)行表決（AI 取中值），如果一個(gè)回路損壞， CPU 表決混亂，將導(dǎo)致CPU 表決出錯(cuò)，將導(dǎo)致該塊卡所有點(diǎn)假值，引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

1.4.3 AO 卡：故障信息解析

結(jié)論：

一個(gè)模擬輸出模塊上的每個(gè)信道在每個(gè)輸出點(diǎn)都有其它信道可讀的兩條獨(dú)立的電流回送電路。來自這些電路的信息是用作硬件表決過程部分。第一條電路是驗(yàn)證各點(diǎn)的模擬信號(hào)是否精確和是否存在，但這與負(fù)載是否存在或信道的選擇無關(guān)。第二條電路是驗(yàn)證來自所選信道各點(diǎn)的實(shí)際電流。如果從非選擇信道上的任何一點(diǎn)檢測(cè)到有一個(gè)電流存在，則要立即關(guān)斷那個(gè)信道。如果模塊不能驅(qū)動(dòng)來自任一點(diǎn)的電流，例如開路負(fù)載電流，則負(fù)載報(bào)警狀態(tài)指示燈亮。該故障信息為：該AO 卡的A/B/C(同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)引腳損壞)腿通訊丟失，系統(tǒng)由三重化降為兩重化，系統(tǒng)可靠性級(jí)別減低，CPU 對(duì)接收到的三個(gè)回路進(jìn)行表決（AO 取中值），如果一個(gè)回路損壞， CPU 表決混亂，將導(dǎo)致CPU 表決出錯(cuò)，將導(dǎo)致該塊卡所有點(diǎn)假值，引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

1.4.4 DO 卡：故障信息解析

結(jié)論：

每只數(shù)字輸出模塊中均包括有三個(gè)相同并相互隔離的信道線路。每個(gè)信道都具有一個(gè)輸入/輸出微處理器，微處理器是接受來自相應(yīng)主處理器上輸入/輸出通信處理器中的輸出表。所有的數(shù)字輸出模塊（不包括雙DC 模塊）均采用專用的四重輸出電路，該電路是對(duì)單個(gè)的輸出信號(hào)在準(zhǔn)備施加到負(fù)載前對(duì)其進(jìn)行表決。如果信道A 和B,或信道B 和C，或信道A 和C 的驅(qū)動(dòng)器命令這些信道關(guān)閉，那么該表決線路便成為通過電源的串并聯(lián)路徑，三選二驅(qū)動(dòng)器表決接通。雙數(shù)字輸出模塊是提供單個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)路徑，即對(duì)每只開關(guān)均單獨(dú)采用三選二表決過程。各類數(shù)字輸出模塊均針對(duì)各輸出點(diǎn)實(shí)施特定類型的輸出表決診斷。在執(zhí)行輸出表決器診斷（OVD）期間，在一個(gè)接一個(gè)輸出點(diǎn)的執(zhí)行指令的狀態(tài)是瞬間逆轉(zhuǎn)的。模塊上的回路允許各微處理器去讀取該點(diǎn)的輸出值，以便決定該輸出回路中是否存在潛在的故障。因?yàn)檩敵霰頉Q診斷會(huì)在連接的負(fù)載上強(qiáng)制模擬一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。該故障信息為：該DO 卡的A/B/C(同一時(shí)間只會(huì)有一個(gè)引腳損壞)腿通訊丟失，系統(tǒng)由三重化降為兩重化，系統(tǒng)可靠性級(jí)別減低，如果再有一個(gè)回路損壞，將導(dǎo)致CPU 表決出錯(cuò)，將導(dǎo)致該塊卡所有點(diǎn)假值，引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

圖2

1.4.5 更換新卡件的故障信息解析

結(jié)論：

新卡版本過早于系統(tǒng)應(yīng)用的卡件不兼容，系統(tǒng)無法識(shí)別，該卡無法使用，更換新卡，并確認(rèn)正確的版本號(hào)。

更換新卡版本正確的診斷信息為：

2 卡件在線更換

2.1 卡件更換指導(dǎo)原則

（1）確認(rèn)將更新卡件Firware 號(hào)和MP 版本號(hào)兼容。

（2）在將備用模件插入系統(tǒng)之前，檢查備件有無損壞的針腳。

（3）操作時(shí)應(yīng)佩帶防靜電護(hù)腕，規(guī)范作裝，避免手觸及板內(nèi)電子部件。

（4）將備用槽的蓋板拆下，將備卡插入到備用槽內(nèi)，插入過程中無卡澀、平穩(wěn)的推送入位，并用定位螺絲固定，固定螺絲不是越近越好，用力矩扳手上緊，并確定力矩在1.125Nm，最大力矩不得超過1.575 Nm，小心地將換上模件滑推到位，然后用力將模件推入總線的槽口內(nèi)。

（5）任何多余的沒有使用的模件應(yīng)存放在原來運(yùn)輸用的包裝盒內(nèi)。

（6）查看上位畫面，查看該卡的點(diǎn)指示是否正常，同時(shí)登錄診斷軟件，記錄下故障I/O 卡的診斷信息，型號(hào)及系列號(hào)，再次確認(rèn)備卡的Firware 號(hào)，并做好記錄。

2.2 在線更換電源模件

電源模件如圖2 所示，更換電源模件前，應(yīng)遵循卡件更換指導(dǎo)原則。在維護(hù)或修理單個(gè)電源模件時(shí)。不需中斷控制過程。

（1）確診后備電源模件處于工作狀態(tài)。

（2）松開有故障電源模件上的可伸縮的固定件，緊抓此固定件的同時(shí)將模件滑出機(jī)架。

（3）小心地將換上電源模件滑推到位，然后用力將模件推入總線的槽口內(nèi)。

注意: 如果由于某些原因已卸電源模件卸下，請(qǐng)?jiān)陂g隔至少60秒后再插入。

2.3 在線更換CPU卡

CPU 卡如圖3 所示，更換CPU 卡件前，應(yīng)按照上述的步驟更換。如果系統(tǒng)中多塊卡故障報(bào)警，包含CPU卡，首先對(duì)CPU卡進(jìn)行更換，待CPU 卡正式進(jìn)入工作狀態(tài)后（激活指示燈亮起），再進(jìn)行其他卡件的更換，除CPU 卡有更換次序要求外，其他型號(hào)的卡件無更換次序，并查看三塊CPU 卡，確認(rèn)有1 塊處于工作狀態(tài)。

圖3

（1）將報(bào)故障的CPU 卡松開定位螺絲，緩慢的將故障卡件平行的拉出來，如果中途卡澀，應(yīng)退會(huì)并拔出卡件。

（2）將新的CPU 卡緩慢的平行的插入槽中，新卡件的進(jìn)行自檢自檢完成并無故障PASS 等點(diǎn)亮。PASS 等點(diǎn)亮?xí)r間在5min 鐘左右。

（3）用10 英寸一磅的力矩將卡件的定位螺釘上緊。

無問題后如模件入座不當(dāng)，且固定件擰緊得不合適，模件將不能正常工作，換上去的CPU 卡通過TRIBUS 總線和其他兩塊卡進(jìn)行軟件版本及電路比對(duì)、數(shù)據(jù)同步，新的CPU 卡進(jìn)入工作狀態(tài)，ACTIVE 等點(diǎn)亮?xí)r間在5min 鐘左右,同正常狀態(tài)的CPU 卡指示燈以相同的頻率閃爍。

2.4 在線更換I/O模件

如果某I/O 模件的故障指示燈點(diǎn)亮，則模件檢測(cè)到有故障存在。更換I/O 模件前，應(yīng)遵循本節(jié)前部給出的重要的一般指導(dǎo)原則，然后按下列步驟更換有故障的模件。

（1）把完全一樣的模件插入故障件相鄰的槽內(nèi)。推動(dòng)模件牢固地插入機(jī)架內(nèi)。

（2）用10 英寸一磅的力矩將卡件的定位螺釘上緊。

新卡件的進(jìn)行自檢自檢完成并無故障PASS 等點(diǎn)亮，這時(shí)卡件同故障卡在進(jìn)行軟件版本及電路比對(duì)，無問題后ACTIVE 燈點(diǎn)亮。在新卡進(jìn)入工作狀態(tài)后，故障的卡件退出工作狀態(tài)，ACTIVE 燈由綠色變?yōu)橄鐮顟B(tài)，查看上位診斷軟件（TRILOG）確認(rèn)新卡進(jìn)入工作狀態(tài)，故障卡槽位無卡，這時(shí)拔出故障卡件。

3 注意事項(xiàng)

（1）系統(tǒng)維護(hù)過程中應(yīng)特別注意不可使24VDC 電源正端短路。這會(huì)引發(fā)系統(tǒng)停車。

（2）做好備件的針腳，檢查有無損壞的針腳，如有針腳損壞，就不要插入模件。把針腳損壞的卡件插入時(shí)，會(huì)導(dǎo)致Tricon 誤動(dòng)作，并影響被控過程。

（3）插卡過程中切勿將手碰觸卡件電路板，按照滑道，無應(yīng)力將卡插入到總線的槽內(nèi)，將2 個(gè)可伸縮的固定螺絲擰緊，如果模件沒有正確安裝并緊固好，模件有可能不能正常工作。

（4）待備卡ACTIVE 指示燈亮起后，故障卡ACTIVE 已經(jīng)熄滅后，將報(bào)故障的卡件松開定位螺絲，緩慢的將故障卡件平行的拉出來，如果中途卡澀，應(yīng)退會(huì)并拔出卡件。

（5）切忌避免整點(diǎn)更換卡件。

4 結(jié)束語

TRICONEX TS3000 系統(tǒng)在日常維護(hù)過程中，卡件更換已成為硬件維護(hù)中尤為重要的一部分，當(dāng)系統(tǒng)卡件故障時(shí)，可以在線的更換卡件，保證裝置的安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。