DEH应用中常见故障及处理方法

邹少军 黄志晶

1.北京同方电子科技有限公司 北京 100085；2.浙江国华浙能发电有限公司 浙江 宁波 315612

1 DEH工程师站中常见软件故障

1.1 DEH工程师站调用组态文件时速度慢

西门子Pcs7系列DEH组态软件是基于S7-400平台，随着DEH系统的运行发现部分机组工程师站调用组态文件时速度非常慢，后经过检查发现当我们每次打开一个工程后调用了大量数据，占用了工程师站大量的系统资源，如果逻辑看完之后不单独将工程关闭，就直接关闭SIMATIC MANAGER软件，下次打开SIMATIC MANAGER软件时，会将上次未关闭的工程调用出来，这样势必耗用大量的CPU资源.导致程序运算速度慢，同时工程师站长时间运行，内存碎片较多，工程师站应适时重新启动一下。

1.2 DEH WinCC黑屏，无法连接动态参数

WinCC是Windows Control Center的简称，是PCS7人机界面的核心组件，一旦WinCC数据配置产生错误将影响到DPU与工程师站、操作员站上位机的数据链接及数据传送，引起WinCC建立不了动态，运行人员无法监视DEH画面参数。引起此类故障的主要原因有两个方面：1）网络配置文件不正确；2）更改硬件组态后未及时把CFC逻辑图中修改后的tags全部传送至OS中导致。

针对问题1：

在组态DEH显示画面的时候发现SIMATIC PCS7中WinCC打不了RUNTIME，同时在对PCS7中的CFC图进行编译时提示错误，错误代码15500

根据此问题我们分析有几种可能情况：

（1）工程组态错误

（2）组态软件是否有问题

（3）工程师站与Industrial Ethernet连接的网络配置文件有问题

对于情况（1）首先我们检查了所有画面组态的变动和逻辑块的连接，并将硬件的组态重新导入到DPU,所有程序重新全部下装，问题得不到解决。由此，可以判断对DEH的组态是没有问题的。

对于情况（2）把SIMATIC WinCC V6.0卸载后重新安装。问题依旧未得到解决。到此，可能性（2）排除。

对于情况（3）刚开始并未考虑到会有此种情况发生，因为DEH工程师站的硬件组态和网络配置是由西门子完成的，因该不会有什么冲突。但是经过试过其他所有的可能性，问题都得不到解决，现在只有这种可能性了。首先我们发现SIMATIC与SIMATIC0的Local ID都是S7-Connection-1,Partner ID分别是1和4；OS编译时候可以通过，ES通过不了 （ES的网络配置文件是SIMATIC,OS的网络配置文件是 SIMATIC0），将 SIMATIC的Local ID改为S7-Connection-2我们将Configure network中的网络配置文件SIMATIC删除，重新创建了一个后运行正常。

其更改过程如下：

WinCC Application设置为：S7-Connection-2,Partner ID 1

MAC地址设为：08-00-06-01-00-10

在Inset new connection选项中选择CPU 417-4H/CPU 417-4H （1）并将connection type改为S7 Connection fault-tolerant保存，编译并下装到CPU-417-4H

再次对CFC进行编译顺利通过，WinCC可以正常运行。

下面是ES和OS的网络配置：

ES：

SIMATIC WinCC Application

Local ID S7-Connection-2,Partner ID 1

CP1613 MAC ADDRESS：08-00-06-01-00-10

OS：

SIMATIC WinCC Application

Local ID S7-Connection-1,Partner ID 4

CP1613 MAC ADDRESS：08-00-06-01-00-11

对于问题1这种故障情形，机组调试完毕后一般不会出现。

针对问题2：

解决的办法是，当硬件组态修改过后，同时对应的CFC逻辑图修改完毕后，应对逻辑进行完全编译，否则对CPU-OS assignment:s7p1-＞os Tags的传输则无效，同时会导致S7P1数据库全部被清空，连接不上。同时在CFC逻辑完全编译后应进行如下操作重新生成WinCC中调用的S7P1数据库：SIMATIC MANAGER软件中调用DEH相应工程，在菜单栏中选中 OPTIONS→OS→compile→next→ES→next

tags and messages选择 Entire OS→next→compiles

编译完成后数据库就可以连接上了。

1.3 DEH WinCC中历史数据窗口打不开或者历史数据无法调出

在通常的运用中会发现DEH历史数据窗口打不开或者历史数据无法调出。造成这个问题的原因主要是由于当WinCC中过程值归档文件组态被错误打开，由于在WinCC V6.0的集成数据库中采用了MS SQL Server 2000，它已经全部集成在WinCC的基本系统中，WinCC可以用压缩的方式存储过程值然后用WinCC集成的工具分析显示数据。当WinCC处于Active状态下MS SQL Server 2000一直在后台运行不停的采集动态数据进行归档，此时将过程值归档文件组态打开后系统认为对过程值归档文件组态进行了修改就会引起归档出错。解决此问题最好的办法就是将WinCC Deactive后完全退出，在重新登陆即可。

1.4 系统组态逻辑无法备份

在机组停机后,DEH检修之前均要对DEH逻辑进行备份，但发现逻辑备份命令执行后提示有一个工程处于打开状态，重新启动工程师站仍无法备份。后检查发现由于西门子PCS7系列的DEH没有单独的历史站存储数据，工程师站同时也作历史站存放数据，所以后台运行着Microsoft SQL Server服务，当每次备份逻辑时需手动停运Microsoft SQL Server，停运后即可备份逻辑。

2 DEH应用中常见硬件故障

2.1 DPU故障

本DEH系统使用的是西门子公司的PCS7型集散控制系统，DPU由以下几部分组成：

1）主处理器CPU 417-4H

是S7-400H容错式自动控制系统和S7-400F1 FH安全型自动控制系统的CPU模块，可以编译和运行用户程序。每块CPU有两块内嵌的光纤同步模块，用于主从侧CPU数据的冗余通讯。

2）电源模块 PS 405 10A

主要是给我们DPU机架UR2-H供电，提供CPU、CP、FM、EXM 的用电需求；

3）应用模块FM 458-1DP

是为自由组态闭环控制设计的，有包含300个功能模块的库函数和CFC连续功能图图形化组态软件，带有PROFIBUS–DP接口；FM458-DP的基本模块可以执行计算，开环/闭环控制，通过扩展模块可以对I/O和通信进行扩展，与CPU通过背板进行通讯。

4）通信模块CP443-1

用于DEH DPU与DCS的工厂总线通讯实现DCS与DEH数据通讯

5）通信扩展模块 EXM448

通信扩展模块是FM458-DP的可选插入式扩展模块，可以使用PROFIBUS–DP进行高速通讯，带有一个备用插槽，可以插入MASTERRIVES可选模块，用于建立SIMDLINK光纤连接。

DPU是DEH的过程控制站，存储系统信息和过程控制策略与数据。通过现场总线与I/O站点的连接，提供双向的信息交换，实现各种先进的控制策略，完成数据采集，模拟调节、顺序控制、高级控制以及其他不同用户的特殊功能要求。DPU冗余系统可以实现双DPU冗余切换的功能，当主控的DPU出现故障时，另一个DPU自动地接替主控DPU的工作，实现双向无扰动切换，切换时间为毫秒级。一旦DPU出现故障则对机组的安全运行有着重大隐患。

机组运行期间发生过的DPU故障主要是由于以下几个原因造成：由于光纤松动或者光纤同步模件故障导致的DPU冗余故障。

至目前为止发现有两种情况易造成DPU冗余故障，第一是连接主从侧CPU光纤同步模块的光纤松动导致；第二是光纤同步模块故障本身造成。对于型号为6ES7960-1AA04-0XA0的同步模块上面有指示灯，若指示灯熄灭可以明显找到故障模块位置，不用查看CPU417模块诊断信息；对于型号为6ES7960-1AA00-0XA0老版本同步模块则需通过查看CPU417模块诊断信息才能判断故障模块位置。判断是光纤问题还是模块问题最简单的方法是插拔光纤后重启故障DPU若能起来则是光纤松动导致，若起不来则为模块故障。

故障现象：417内嵌冗余模块不论主从侧发生通讯故障时，从侧CPU骤停，报冗余丢失，但CPU主从不会发生切换。从侧DPU417卡件STOP灯亮，EXTF（外部故障）、REDF（冗余错误）灯变红。

CPU417模块诊断信息有如下提示：

处理方法：停止故障侧DPU电源，检查故障光纤同步模块所处CPU417位置，拔除光纤及同步卡件，更换新卡件，重启从侧DPU。

2.2 EXM448故障

由于DEH系统转速逻辑存在缺陷，原逻辑中转速A和转速B作为主控制量判断，转速C信号作为参考量；如果转速A或转速B信号中有任一路发生故障（例如对转速探头解线），转速信号瞬间变大，即触发103%及110%超速保护信号动作。转速A和转速B为自动切换易造成转速保护误动，后经国华技术中心、西门子、上海汽轮机厂等多家单位DEH专家共同研讨后形成以下意见，FM458处理器中的OPC和OPT运算改为直接取三路转速输入信号分别做高值判断，然后采用三取二逻辑运算，其结果输出到保护出口。为了避免类似情况的发生，可采取的唯一有效措施是在下载FM458中的逻辑时先卸载EXM448卡件，因为EXM448是FM458-1 DP基本模板的可选的插入式通讯扩展模板逻辑下载有无EXM448卡件并无影响，待逻辑下载完毕后再装复卡件即可。新的EXM448卡件并不能直接使用，必须用西门子PG对其下载串口程序后才能使用。

3 AST电磁阀故障判断

在正常工作情况下AST电磁阀是常带电的，线圈的铁心被电磁感应出磁性具有较强的磁性，AST电磁阀线圈故障则AST电磁阀无法带电，可用铁质物质校验，若无磁性，说明电磁阀故障。 若1，3号AST电磁阀线圈坏，ASP压力高压力开关动作，ASP压力表1指示偏高；2，4号AST电磁阀线圈坏，ASP压力低压力开关动作，ASP压力表2指示偏低；另外我们可以通过测量线圈的电阻来判断线圈的好坏。在机组正常运行的情况下我们可以通ASP油压判断电磁阀是否正常，一般情况下ASP油压偏高则1、2号AST电磁阀内漏，若ASP油压偏低则3、4号AST电磁阀内漏。

4 阀门位置传感器（LVDT）就地安装方法及相关故障处理

4.1 LVDT零点安装位置调整方法

为了保证LVDT测量范围线性最佳部分，其中心应与阀门行程中点对准。以2号机为例具体调整和计算如下：

图1 测量范围

表1 LVDT调整表

调整好X后，一定要拧紧固定螺丝，然后在调整输出对应电压（零位0.1VDC~满度9.8VDC）。

4.2 LVDT故障

LVDT是阀门位置传感器 （Linear variable differential transformer）的英文简称，DEH使用的LVDT共有三个地方高压主汽门，高压调门、中压调门其型号分别是

TV：191.36.09.16型 0+-254mm

GV：191.36.09.18型 0+-50.8mm

IV：191.36.09.17型 0+-127mm

均为六线制的线性位移传感器，各型号线圈阻值如下表：

表2 LVDT线圈阻值表

DEH每个阀门上各安装2支LVDT，在逻辑内经过与阀位指令取近处理后，从而产生控制电液伺服阀的指令，由于逻辑中采取的是取近原则所以当仅有一支LVDT故障且其反馈远离指令值的情况下暂时不影响阀门的控制及机组的正常运行，否则如影响阀门的开关则必需立即在线更换。检查步骤如下：

1）就地确认阀门LVDT的安装是否存在问题，LVDT铁芯是否固定牢靠；比如：LVDT铁芯固定螺丝松动，LVDT固定背板脱焊等导致LVDT指示故障。

2）若就地检查未发现上述问题我们需要进一步检查LVDT本身及整个接线回路：

DEH控制柜内先摘除故障LVDT的反馈接线端子FBM端子的7、8，再检查故障LVDT的初级线圈、次一线圈、次二线圈的阻值是否如表二中对应的值，若偏差较大则该线圈回路存在故障，有可能是LVDT本身坏了，也可能是回路出现断线，只需至就地直接测量LVDT线圈阻值就可以判断。

3）若是断线则恢复接线即可，若LVDT故障则需进行在线更换：

（1）在DEH工程师站内将对应的阀门由自动切至手动，强制将LVDT出现故障的阀门慢慢关闭，每次不超过5%，阀门关闭后，同时关闭油动机的进油门。

（2）将DEH控制切至手动，该步骤是为了防止就地更换LVDT时阀位偏差大切手动

（3）就地做好标记，拆除故障的 LVDT，按照LVDT零点安装调整方法[4.1]固定好LVDT同时做好零点时的标记，恢复LVDT接线时确认初级、次级线圈不要接错。恢复LVDT的反馈接线端子FBM 端子的 7、8。

（4）调整LVDT的零点电压：用万用表直流电压档测量LVDT对应的FBM端子7、8的电压 （注意表笔正端接7，负端接8）是否为0.1VDC，若不是可调整对应LVDT前置器上的z旋钮。

（5）调整LVDT的满位电压：按照表一中TV、GV、IV对应的阀门行程，将LVDT铁芯慢慢拉至阀门开足时的位置，用万用表直流电压档测量LVDT对应的FBM端子7、8的电压是否由0VDC慢慢变大（若变为负电压则说明次一次二线圈接反）检查阀门开足时的满位电压是否是9.8VDC，若不够则调整对应LVDT前置器的S旋钮。

（6）就地按记号恢复LVDT零点位置的安装，恢复控制柜内所有接线。

（7）打开油动机的进油门，强制将阀门慢慢开启，到与自动指令一致时投入自动。

（8）DEH控制切至操作员自动。

5 结束语

以上是我们在DEH控制系统应用中常见故障及处理方法上的一些简要的总结。

SIEMENSSINMATIC Automation System S7-400H Faulttolerant Systems Manual SIEMENS SINMATIC CFC for S7 Continuous Function Chart Manual