摘要:介紹了西門(mén)子SPPA T-3000 DCS系統的特點(diǎn)，總結了SPPA T-3000 DCS的優(yōu)、缺羔，對該系統在國華準格爾發(fā)電有限責任公司調試期間發(fā)生的死機等問(wèn)題進(jìn)行了分析，并給出了解決方案．付諸實(shí)施后取得了良好的效果。

　　關(guān)鍵詞:西門(mén)子SPPA T-3000 DCS系統；系統配置；死機

　　國華準格爾發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)準電）3期擴建工程2×330 MW 機組分散控制系統（DCS）采用西門(mén)子公司的TXP一3000分散控制系統。該系統是西門(mén)子公司原TXP系統的替代產(chǎn)品，在國華準電的應用屬?lài)鴥仁状巍?BR>
　　1 系統配置與分析

　　1．1 網(wǎng)絡(luò )配置

　?。?）電廠(chǎng)總線(xiàn)擔負DCS各子系統問(wèn)（AS、OM、ES）的通信任務(wù)．為工業(yè)以太網(wǎng)．遵循ISO／OSI的7層結構建立起來(lái)的國際標準通信協(xié)議。

　?。?）總線(xiàn)系統包括電廠(chǎng)總線(xiàn)和終端總線(xiàn)，均為通過(guò)光纜建立的局域以太網(wǎng)，采用標準的TCP／IP協(xié)議，傳輸速率為100 Mbit／s。

　?。?）總線(xiàn)系統由若干個(gè)OSM模件組成。OSM模件為光纜總線(xiàn)接口總站，帶有自己的電源。通過(guò)OSM 模件，DCS系統的各成員以星型結構連接在一起?？偩€(xiàn)系統為虛擬環(huán)網(wǎng)，設若干OSM模件，OSM模件設1組電子開(kāi)關(guān)。

　　1．2 控制器（CPU）配置

　　西門(mén)子T-3000分散控制系統現場(chǎng)級控制器采用西門(mén)子S417控制器。按系統劃分并兼顧DCS功能分布配置，實(shí)行硬件物理分散布置、信息集中管理的設計原則。所有處理器模件均冗余配置，一旦某個(gè)工作的處理器模件發(fā)生故障，系統能自動(dòng)無(wú)擾快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報警。冗余配置的處理器模件與系統設并行的接口，均能接受系統對其進(jìn)行的組態(tài)和組態(tài)修改。處于后備狀態(tài)的處理器模件能不斷更新自身獲得的信息，并保持與工作模件數據同步。

　　準電單元機組CPU處理器配置為鍋爐8對、汽機4對、電氣2對；公用CPU處理器配置為電氣公用系統及熱控公用l對、循環(huán)水泵房公用2對。

　　1.3 I／0卡件類(lèi)型

　　I／O卡件類(lèi)型如表1所示。

　　1．4 機柜配置

　　西門(mén)子T-3000分散控制系統機柜按功能配置．包括控制柜和10機柜?？刂乒駜日姘惭b控制器CPU和各類(lèi)卡件，背面安裝FIM端子接線(xiàn)板；IO由于DCS模件工作電壓為24V DC，而控制對象的驅動(dòng)電壓為220V AC，故DCS的控制驅動(dòng)信號經(jīng)繼電器柜輸出。

　　1．5 人機接口配置

　　用于過(guò)程監視的人機接口站每臺機組包括操作員站4套、工程師站1套、歷史數據站1套、大屏幕操作站2套。ES工程師站為1個(gè)數據庫支持的全圖形系統，采用了統一的現代化圖形系統和用戶(hù)接口，使控制系統的操作快速、安全、方便。ES工程師站可為所有子系統組態(tài)。包括總線(xiàn)系統。該工程師站為圖形界面，無(wú)需編程語(yǔ)言，可以自動(dòng)生成代碼及自動(dòng)下載代碼，可進(jìn)行系統故障跟蹤分析；但事故追憶功能操作繁瑣。

　　1．6 電源及接地

　　單元機組DCS設3個(gè)DCS電源柜，DCS電源一路來(lái)自電氣UPS 220V AC，另一路來(lái)自保安段220V AC。DCS公用系統設1個(gè)公用DCS電源柜，兩路電源進(jìn)線(xiàn)分別來(lái)自3號、4號單元機組DCS電源柜。遠程數據采集系統電源由單元機組DCS電源柜供給。

　　DCS系統不單獨設置接地網(wǎng)。集控室電子間內DCS各機柜設備按照布置位置分組分別接地至設置于電纜夾層的總接地箱，再由總接地箱統一接至就近電廠(chǎng)接地網(wǎng)。

　　1．7 服務(wù)器ft Server

　　西門(mén)子T-3000服務(wù)器，采用的是ft Server W系列4300系統，為不允許發(fā)生故障的應用專(zhuān)用服務(wù)器。ft Server 4300系統不僅提供99．999％的運行時(shí)間，而且配備Intel⑧XeonTM處理器，在2路對稱(chēng)多處理（SMP）服務(wù)器上提供高性能處理能力。系統特性如下：處理器Intel⑧XeonTM，3．2 GHz，內存4 GbytesDDR，存儲子系統SCSI驅動(dòng)器支持74 Gbytes。在服務(wù)器ft Server上運行SPPA T-3000 Monitor Service[Start]～啟動(dòng)了控制系統服務(wù)器，相關(guān)項目容器、報警容器、通信協(xié)議等隨即啟動(dòng)。

　　2 系統存在的問(wèn)題及解決方法

　　由于該DCS系統在國內是首次應用，對該系統的了解還不夠深入，DCS從到達現場(chǎng)開(kāi)始就頻頻發(fā)生各類(lèi)問(wèn)題，DCS系統死機就發(fā)生了10余次。以下針對其中比較突出的問(wèn)題進(jìn)行分析。

　　2．1 調試期間系統死機原因分析及處理

　　2．1．1 第1次死機

　　2．1．1．1 現象

　　死機具體表現為從工程師站查找不到公用系統的控制器，操作員站無(wú)法對公用系統進(jìn)行監視和操作。即DCS系統失去公用系統的功能。經(jīng)分析，原因是由于IP地址配置沖突，即公用系統與3號機組IP地址沖突，導致系統無(wú)法識別公用系統服務(wù)器，從而失去對公用系統的通信與控制。

　　2．1.1．2 解決辦法

　　重新設定系統各服務(wù)器的IP地址。處理后系統運行效果良好，此類(lèi)故障再未發(fā)生。

　　2，1．2 第2次死機

　　2，1．2．1 現象

　　第2次系統死機現象與第1次相同。經(jīng)分析，原因為系統組態(tài)下裝功能開(kāi)放性過(guò)強，即此系統任意1臺計算機均可進(jìn)入在線(xiàn)組態(tài)方式，并能夠同時(shí)對同1個(gè)AP的同1個(gè)邏輯進(jìn)行在線(xiàn)組態(tài)下裝，多用戶(hù)同時(shí)通過(guò)3號機組授權用戶(hù)修改公用系統組態(tài)，造成系統故障。

　　2．1．2．2 解決辦法

　　加強系統在線(xiàn)組態(tài)下裝的管理，嚴禁多用戶(hù)同時(shí)對同1個(gè)AP的同1個(gè)邏輯進(jìn)行在線(xiàn)組態(tài)下裝。該解決辦法為暫時(shí)性解決方法．根本的解決方式應從系統內部設定，限制多用戶(hù)同時(shí)對同1個(gè)AP的同一個(gè)邏輯進(jìn)行在線(xiàn)組態(tài)下裝，1個(gè)用戶(hù)進(jìn)入1個(gè)AP組態(tài)時(shí)另1個(gè)用戶(hù)無(wú)法再進(jìn)入該AP進(jìn)行在線(xiàn)組態(tài)。該方案已經(jīng)提供給西門(mén)子公司，建議其對T一3000系統進(jìn)行修改和優(yōu)化。

　　2．1．3 第3次死機

　　2．1．3．1 現象

　　第3次公用系統服務(wù)器死機現象與前2次相同，排除了上述原因后，結束服務(wù)器內相關(guān)進(jìn)程重新啟動(dòng)服務(wù)器后正常。所以認為死機原因為相關(guān)進(jìn)程內部數據設置錯誤，不能滿(mǎn)足現場(chǎng)正常運行條件．相關(guān)服務(wù)器進(jìn)程發(fā)生數據溢出，最終導致服務(wù)器運算速度變慢并死機。根據分析。最終經(jīng)西門(mén)子公司遠程登錄系統檢查。發(fā)現服務(wù)器alarm container（AC）進(jìn)程設置容量為128 Mbytes，而調試過(guò)程中報警點(diǎn)比較多，容量為145 Mbytes，已經(jīng)超過(guò)128 Mbytes。

　　2．1．3．2 解決方法

　　按照德國西門(mén)子建議將AC進(jìn)程容量修改為256 Mbytes。但本次修改未能根本解決系統死機的問(wèn)題。

　　2．1．4 第4次死機

　　2．1．4．1 現象

　　第4次DCS系統再次發(fā)生通信故障，故障現象為機組各個(gè)AP不定時(shí)發(fā)生通信故障，故障過(guò)程時(shí)間不等，一般為2～10 S，最長(cháng)時(shí)間為4 rain，之后系統恢復正常。在故障期間，DCS系統失去對現場(chǎng)設備的監視和操作功能，并且不能保證保護聯(lián)鎖的正確動(dòng)作。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)分析，造成的原因仍是內部設定問(wèn)題，發(fā)現服務(wù)器CC進(jìn)程容量為128 Mbytes（容量不足），造成服務(wù)器運算速度變慢。

　　2．1.4．2 解決方法

　　按照德國西門(mén)子建議將CC進(jìn)程容量修改為256 Mbytes。但本次修改未能徹底解決系統死機問(wèn)題。

　　2．1.5 第5次死機

　　2．1．5．1 現象

　　第5次系統死機現象為DCS10一l機柜AB、AC兩排卡件中所有DI卡件系統認為未安裝，導致該機柜控制的現場(chǎng)設備失去控制，即定子冷卻水泵和C給水泵油泵發(fā)生自啟?，F象。經(jīng)過(guò)分析，可能是更換該機柜內卡件未復位造成的，也有可能為該AP外供電方式模擬量信號大范圍跳動(dòng)導致AP運算變慢造成的。

　　2．1．5．2 解決方法

　　對機柜內更換任意卡件時(shí)均進(jìn)行復位處理后，該問(wèn)題再未發(fā)生。

　　2．1．6 第6次死機

　　2．1．6．1 現象

　　第6次系統發(fā)生嚴重死機，現象為系統報警窗故障，且畫(huà)面切換遲緩，畫(huà)面顯示點(diǎn)均為壞點(diǎn)，操作員畫(huà)面無(wú)法對設備監視操控。當時(shí)的處理方法在服務(wù)器上重啟AC進(jìn)程后系統恢復正常。幾天后DCS再次發(fā)生嚴重的死機事故，所有操作員站和工程師站全部失去功能。經(jīng)過(guò)觀(guān)察，當時(shí)系統服務(wù)器個(gè)別進(jìn)程超出其被分配的動(dòng)態(tài)內存空間，由于這些進(jìn)程的溢出導致服務(wù)器CPU負荷率大幅度上升，系統處理數據的過(guò)程變得極其緩慢，最終導致系統癱瘓。經(jīng)重新啟動(dòng)服務(wù)器后，系統恢復正常，但未能從根本上解決該問(wèn)題。

　　2．1．6．2 解決方法

　　經(jīng)過(guò)以上2次事故．現場(chǎng)決定暫時(shí)停止機組試運。針對以上問(wèn)題，根據以往調試經(jīng)驗，提出了如下解決方法：

　?。?）對外供電模擬量輸入信號增加隔離器，保證信號的穩定性，大幅度減少由于模擬量信號劇烈波動(dòng)造成對系統資源的占用；

　?。?）改變部分信號、邏輯系統采樣時(shí)間和分辨率，減少系統負荷；

　?。?）限制操作員站和工程師站同時(shí)打開(kāi)畫(huà)面的數量，減少系統負荷；

　?。?）對系統報警點(diǎn)進(jìn)行整理，刪除無(wú)用的報警點(diǎn)，優(yōu)化報警復位功能，減少系統負荷。

　　實(shí)施以上各項措施后，各個(gè)進(jìn)程占用容量大幅度減少，如AC進(jìn)程由最高的312 Mbytes減少到120 Mbytes左右。根據德國西門(mén)子的意見(jiàn)又對系統內5個(gè)進(jìn)程的容量進(jìn)行了擴充，隨后對機組進(jìn)行了點(diǎn)火啟動(dòng)，DCS未再發(fā)生嚴重的死機、系統通信阻塞中斷等現象，并順利完成吹管。寄存器參數調整為：AC、CC為384 Mbytes （原始默認值為128Mbytes），ARC 196 Mbytes （原始默認值為64Mbytes），RC 128 Mbytes （原始默認值為64Mbytes），PDS 256 Mbytes （原始默認值為128Mbytes）。

　　德國西門(mén)子總部T-3000開(kāi)發(fā)組對國華準電現場(chǎng)數據進(jìn)行分析研究，并針對本工程對系統提出的要求，專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)了系統軟件升級包，對3‘號、4號機組DCS進(jìn)行了軟件升級，升級后直到2臺機組168h結束，該系統再未發(fā)生系統軟件死機事故。

　　2．2 調試期間系統其他故障原因分析以及處理

　　2．2．1 3號、4號機組DCS系統功能塊設計錯誤

　　發(fā)現3號機組在沖車(chē)階段DCS系統部分自動(dòng)控制系統的PID調節器工作不正常，調節器在DCS內部被集成為CCTRL功能塊。該功能塊具備PID計算以及操作器的功能。該問(wèn)題具體表現為：投入自動(dòng)后一段時(shí)間，發(fā)生調節器輸出大幅度變動(dòng)狀況，變動(dòng)范圍為0～100％，如圖1所示。圖中黑色部分為PID輸入偏差，該數據幾乎不變；藍色為PID調節器輸出．瞬間突增至100％ ；紅色為執行機構反饋跟隨PID指令。以上現象主要發(fā)生在軸封的3套自動(dòng)中。隨后對這3套自動(dòng)邏輯進(jìn)行了檢查，根據歷史趨勢，發(fā)現以上現象發(fā)生時(shí)PID調節器輸入偏差幾乎不變．且自動(dòng)控制原理十分簡(jiǎn)單，沒(méi)有微分以及前饋等作用，從控制原理來(lái)講不應發(fā)生以上現象，所以判斷為該PID功能塊設計存在問(wèn)題。

　　通知南京西門(mén)子現場(chǎng)服務(wù)人員進(jìn)行處理，最終確認由于PID調節器微分環(huán)節設計有問(wèn)題導致輸出突跳。之后德國西門(mén)子對該功能塊進(jìn)行了在線(xiàn)升級。升級后該問(wèn)題再未發(fā)生。

　　2．2．2 DCS系統DI通道的問(wèn)題

　　在調試過(guò)程中發(fā)現每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入通道（DI）都配有1個(gè)0．2 A的玻璃管保險，在機組運行過(guò)程中如果保險損壞且不能被及時(shí)發(fā)現，重要的保護聯(lián)鎖信號將不能傳遞到DCS，造成保護拒動(dòng)，給機組設備帶來(lái)災難性的后果。發(fā)現這個(gè)安全隱患后，調試人員將2臺機組共400余塊DI卡件FIM卡進(jìn)行了更換，對所有DI卡件通道重新進(jìn)行了傳動(dòng)。該卡件需要進(jìn)行經(jīng)常性巡視，觀(guān)察卡件內保險報警顯示燈，一經(jīng)發(fā)現有損壞，立即進(jìn)行更換，保證機組在運行過(guò)程中不發(fā)生保護拒動(dòng)。

　　2．2．3 模擬量信號隔離問(wèn)題及處理

　　在調試中發(fā)現，外供電模擬量輸入信號與DCS的AI卡件不匹配，使得測量信號在大范圍內突跳，無(wú)法使用，且嚴重影響該信號所在機柜內CPU的運算速度，導致系統運算速度變慢，機柜內其他正常信號采集不到，導致DCS系統機柜內CPU死機，失去對就地設備的控制，使就地設備發(fā)生自啟?，F象。該問(wèn)題還大量占用系統資源，DCS系統AC等進(jìn)程占用容量急劇增加，導致系統死機不可用。依據以往調試經(jīng)驗，在DCS系統AI卡件輸入側加入了信號隔離器，2臺機組共增加雙通道隔離器322個(gè)．徹底消除了該缺陷。

　　3 調試效果

　　在準電調試過(guò)程中，通過(guò)對西門(mén)子公司新研制的DCS系統的優(yōu)化，實(shí)現了機組168h結束時(shí)，熱控系統各項指標均達到優(yōu)良，DCS系統能完全適應現場(chǎng)應用要求。實(shí)現了2臺機組168h結束后連續穩定運行100d以上。

　　參考文獻

　　[1]羅穎堅．西門(mén)子TELEPERM XP分散控制系統在臺山電廠(chǎng)的設計應用【J】．廣東電力，2006，（4）．

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