ABB Symphony系統(tǒng)通信模件故障分析及處理措施

摘要：介紹了DCS系統(tǒng)通信模件故障現(xiàn)象，針對不同的通信故障提出了不同的處理方法，有利于及時發(fā)現(xiàn)通信問題并做出準(zhǔn)確判斷，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：Symphony系統(tǒng);通信;故障;處理措施

0 ? ?引言

某電廠#1～#4機(jī)組ABB Symphony系統(tǒng)自2005年陸續(xù)投產(chǎn)至今存在一些通信故障，如單塊通信控制器NPM/NIS故障、主輔通信控制器NPM/NIS同時故障、環(huán)路異常中斷、通信版本不一致導(dǎo)致的信號翻轉(zhuǎn)等事件。本文對通信異常時通信模件故障進(jìn)行了分析，并提出了機(jī)組運行期間DCS系統(tǒng)各種通信故障解決方法及處理措施。

1 ? ?單塊通信控制器NPM/NIS故障

每個PCU過程控制柜有兩對相互冗余的網(wǎng)絡(luò)接口模件——通信主模件（NPM12）和通信子模件（NIS21），當(dāng)正在運行中的主通信模件NPM/NIS任一故障停運后，另一對輔通信模件NPM/NIS立即切換為主控制器，同時NPM及NIS故障狀態(tài)燈顯示相對應(yīng)的故障代碼。通過查對常見的故障代碼及現(xiàn)象，便可基本判斷出故障原因及位置（表1）。

通信控制器故障時，一般用專用工具復(fù)位STOP/RESET按鈕，觀察NPM12中的狀態(tài)LED綠色且CPU LED的8燈亮，NIS21狀態(tài)燈綠色時，說明NPM12與NIS21處于熱備用運行狀態(tài)，可以隨時正常切換。當(dāng)復(fù)位STOP/RESET按鈕無效，通信卡件仍然故障時，需要更換通信模件NPM/NIS;當(dāng)確認(rèn)通信模件是好的，但通信仍然故障時，需要逐步排查同軸電纜NKTL01-3、端子板同軸電纜NKTT01、連接電纜NKLS01甚至在線更換NTCL01端子板，在線更換NTCL01端子板時一定要記住更換順序，且工作時要細(xì)心謹(jǐn)慎，確認(rèn)一路環(huán)路正常后方可更換另一路，避免整個環(huán)路斷開。

2 ? ?主輔通信控制器NPM/NIS同時故障

極端情況下，正在運行的NPM/NIS控制器異常，在迅速切換至另一對熱備用NPM/NIS時，可能由于冗余鏈異常、連接電纜異常、通信端子板異常等現(xiàn)象導(dǎo)致無法正常切換，此時主輔通信控制器NPM/NIS同時故障，PGP站中故障PCU柜內(nèi)所有監(jiān)視參數(shù)異常，造成控制柜內(nèi)通信失去監(jiān)視，運行監(jiān)視人員失去畫面監(jiān)視，柜與柜之間環(huán)路通信失去聯(lián)系，某些涉及重要保護(hù)的信號出現(xiàn)異常，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蓹C(jī)組異常跳機(jī)。

2015年10月，#3機(jī)停機(jī)檢修期間，運行人員發(fā)現(xiàn)部分MCS畫面變成粉色，M22柜通信控制器NPM12報故障。熱控人員來到控制柜內(nèi)看到主輔NPM12控制器狀態(tài)燈均變紅，查找故障代碼3、4、5、6對應(yīng)原因是端子單元的繼電器或保險絲故障或電源出錯。通過重新復(fù)位故障NPM12，發(fā)現(xiàn)通信端子板NTCL01繼電器不停地吸合，然后NPM12繼續(xù)狀態(tài)燈紅;復(fù)位另一塊故障NPM12，M22柜通信恢復(fù)正常。因此，確認(rèn)該通信端子板NCL01有異常，并更換一塊新的NTCL01。

事后熱控人員通過觀察#1～#4機(jī)通信故障檢修記錄，發(fā)現(xiàn)#3～#4機(jī)通信故障率較高，且其他電廠也出現(xiàn)過類似問題，經(jīng)確認(rèn)通信端子板NTCL01部分批次（THTJ09A0001～THTJ10J0200）存在質(zhì)量瑕疵，端子板上的LED故障容易導(dǎo)致整個NTCL01異常。經(jīng)統(tǒng)計，#3～#4機(jī)總共有55塊需召回的端子板，其中M22柜兩塊NTCL01都屬此批質(zhì)量瑕疵的端子板，對機(jī)組造成了極大的安全隱患，因此利用檢修機(jī)會徹底更換了這批NTCL01端子板，通信故障率大大降低。

機(jī)組運行期間，若主輔通信控制器NPM/NIS同時故障，運行監(jiān)視人員失去畫面監(jiān)視，需立刻派人去現(xiàn)場將部分M/A硬手操站切至就地操作，并實時監(jiān)視及匯報就地相關(guān)重要參數(shù)，熱控人員在做好足夠的事故預(yù)想及安全措施情況下，退出相應(yīng)的保護(hù)及聯(lián)鎖，及時處理NPM/NIS異?，F(xiàn)象，確保至少一對NPM/NIS通信模件工作正常，觀察無問題后再逐步處理和解決另一對NPM/NIS通信模件的異常，確保機(jī)組安全運行。

3 ? ?通信版本不一致導(dǎo)致的信號翻轉(zhuǎn)

（1）2009-05-01T07：14：39，#1機(jī)組在AGC—CCS方式運行，汽機(jī)#1～#4高壓調(diào)門及中壓調(diào)門突然快速瞬間關(guān)閉，經(jīng)檢查初步判定原因為OPC保護(hù)輸出硬件回路中OPC保護(hù)繼電器動作或通信信號存在翻轉(zhuǎn)可能，并在機(jī)組停運期間取消了TPS02的端子板上的OPC和低壓遮斷TRIP的第四個繼電器輸出，防止OPC硬回路繼電器誤動作。

（2）2010-03-12T11：23：12，#1機(jī)組運行中#1～#4高壓調(diào)門及中壓調(diào)門突然關(guān)閉，約2 s后調(diào)門自動恢復(fù)正常，機(jī)組CCS切除、AGC退出、VV閥打開。由于關(guān)閉時間較短，未對機(jī)組負(fù)荷造成影響。經(jīng)過排查分析，發(fā)現(xiàn)DEH控制邏輯中RUN AUTO開關(guān)量信號從2號控制器至4號控制器傳輸過程中出現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)。

（3）2011-08-30T10：06：37，#1機(jī)組運行中#1～#4高壓調(diào)門及中壓調(diào)門突然關(guān)閉，DEH迅速切換到手動方式，約1 s后調(diào)門自動恢復(fù)正常，機(jī)組實際負(fù)荷從600 MW迅速降到200 MW后又返回至600 MW。經(jīng)檢查，汽輪機(jī)調(diào)門關(guān)閉是DEH的調(diào)門嚴(yán)密性試驗信號發(fā)生翻轉(zhuǎn)所致（圖1）。

ABB Symphony這種DCS發(fā)生通信信號翻轉(zhuǎn)比較常見，同一個PCU過程控制站內(nèi)，不同的BRC之間采用ControlWay進(jìn)行通信，由于是偶發(fā)性的，比較難排除，但造成的影響卻是不容忽視的。為了保證機(jī)組的安全，盡量減輕信號翻轉(zhuǎn)造成的危害，采取以下優(yōu)化措施：

（1）優(yōu)化DEH控制器邏輯，梳理重要通信信號、汽機(jī)跳閘及其他重要保護(hù)類信號以及可能引起機(jī)組擾動的信號，尤其是BRC控制器之間的通信，采用可靠的三取二多重信號攝取方法，大大提高了各種重要通信信號的可靠性。

（2）梳理DEH控制器內(nèi)某些重要功能或試驗性的通信信號，如主汽閥嚴(yán)密性試驗、高中主及調(diào)門活動試驗、噴油試驗及AST遮斷電磁閥試驗等，采用試驗信號與上機(jī)組并網(wǎng)信號或試驗投切按鈕信號進(jìn)行屏蔽，防止信號異常翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象而導(dǎo)致調(diào)門非正常情況關(guān)閉。

（3）減輕ControlWay的通信負(fù)荷，采用批量通信的功能碼來接收通信信號，即采用DIL/B來代替DI/B接收開關(guān)量數(shù)據(jù)，采用AIL/B來代替AI/B接收模擬量數(shù)據(jù)，這樣可以把ControlWay的通信負(fù)荷降低到原來的1/8。DIL/B或AIL/B可以用一個通信包傳輸8個信號，通信效率較高;而DI/B或AI/B一個通信包只能傳輸1個信號，通信效率低。

（4）對某些重要的通信信號增加質(zhì)量檢測，當(dāng)通信故障時，可以采用暫時保持1～2個通信周期的方法，以應(yīng)對通信的翻轉(zhuǎn)。

（5）對DCS系統(tǒng)的ControlWay進(jìn)行徹底的檢查測試，檢查MMU底板電壓、ControlWay通信線電壓、通信處理模件NPM等，排查ControlWay通信在硬件上可能存在的問題。

（6）對DCS系統(tǒng)進(jìn)行通信測試、環(huán)路檢查、切換試驗、接地電阻檢查、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴測試、操作員站電腦升級及PGP軟件升級等，增強(qiáng)過程控制站及操作員站響應(yīng)速度及數(shù)據(jù)處理能力。

（7）目前NPM12最穩(wěn)定的通信C.W版本為A2（9D49），在相關(guān)ABB控制系統(tǒng)事件報告中仍然多次出現(xiàn)過通信開關(guān)量信號翻轉(zhuǎn)、通信上環(huán)點數(shù)值異常、通信負(fù)荷率高、通信模件故障率高等情況，這是因為NPM12通信本身版本存在缺陷。目前NPM22版本C.W為A4（6D18），是NPM12處理能力的4倍、整體性能的2倍，將控制器BRC300/BRC400的版本升級至M7，C.W為6D18（A4），系統(tǒng)抗干擾能力大大加強(qiáng)。#1～34機(jī)NPM12升級改造為NPM22后，到目前為止已運行5年以上，未見到任何通信異?，F(xiàn)象。

4 ? ?結(jié)語

ABB Symphony控制系統(tǒng)對環(huán)境是有一定要求的，因此，要盡量做好電子室的溫度/濕度控制、防塵工作，同時機(jī)組檢修期間要做好電源、BRC、NPM通信網(wǎng)路的冗余切換工作，排查各種隱患，減少通信各環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的概率，避免處理DCS系統(tǒng)故障時誤動作，防止異?，F(xiàn)象導(dǎo)致事故擴(kuò)大，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] ABB公司培訓(xùn)中心.Symphony系統(tǒng)操作手冊[Z]，2002.

[2] 浙能技術(shù)研究院.浙能集團(tuán)機(jī)組DCS運行、維護(hù)專題研討會資料匯編[Z]，2014.

收稿日期：2020-07-28

作者簡介：楊雙朋（1982—），男，湖南益陽人，熱能動力工程工程師，主要從事大型火力發(fā)電廠熱工設(shè)備的管理與檢修工作。