监控系统看门狗信号误动作的原因分析与处理

候录江，张 鑫，朱海峰，黄 嘉

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司运维检修部，河北省石家庄市 050000）

监控系统看门狗信号误动作的原因分析与处理

候录江，张 鑫，朱海峰，黄 嘉

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司运维检修部，河北省石家庄市 050000）

张河湾电站全厂监控系统经过了多年运行，渐渐面临着元器件老化等问题，2015年6月主用PLC的看门狗信号动作报警，这给机组的正常运行带来了隐患。通过对监控系统内PLC控制程序进行了修改优化，不仅有效地解决了问题，并且提高了监控系统运行的稳定可靠性。

监控；看门狗；脉冲；后备PLC

0 引言

张河湾电站全厂监控系统采用了ALSTOM公司的P320架构，每台机组除了配备了一套ALSTOM公司的C8075 PLC用于对机组的监视与控制以外，还配置了一套后备PLC（C8035），作为主用PLC的后备，所有采集的全部是独立于主用PLC之外的硬接点信号，开出也是通过独立于主用PLC之外的硬布线回路使机组跳机。启动的条件有两个：

（1）主用PLC看门狗故障（Unit LCU Watchdog Fault）；

（2）主用PLC的一块特定DI板卡故障（它们采集的是重要故障信号），并且某些特定机械故障信号之一。

4号机主用PLC看门狗信号出现了一次动作报警，给机组的正常运行和备用带来了隐患，特别是当机组运行时会引起机组跳机。给机组的正常运行带来了极大的隐患。

1 故障现象

出现以下报警，并且频繁报警—复归—报警—复归。

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation N-DET -＞ DETECTED

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation DETECTED -＞ N-DET

导致机组的控制权在主用PLC和后备PLC之间反复切换，使运行人员无法正常控制机组的状态。

2 后备PLC动作逻辑

后备PLC（C8035）在时刻监视着主用PLC（C8075）是否运行正常，此功能是通过主用PLC的看门狗信号来实现的，即每间隔2s发出一个脉宽为2s的脉冲，进而后备PLC（C8035）对脉冲“1”和“0”的持续时间进行判断，若脉冲“1”或“0”持续时间超过3s时，后备PLC就认为主用PLC故障而动作出口使机组跳机。具体逻辑如图1所示。

图1 后备PLC动作控制回路单线图

3 故障分析

由历史记录可知：

其一，首先出现后备PLC动作出口U04_GA04_EM001_DI01，也就是在图1中所指的标记“2”，而没有出现标记“3”主用PLC(C8075)故障U04_GA01_EM001_DS01报警，由此可以推断：主用PLC（C8075）内部脉冲模块是正常的。

其二，在后备PLC（C8035）中，增加的RS功能块捕捉到了标记“4”处的变量为“1”，即在标记“4”处出现过主用PLC(C8075)故障，由此可以推断：故障环节应该出现在上图脉冲发生单元和脉冲判断之间，期间由两部分组成：外部继电器回路和内部控制逻辑。

（1）外部继电器回路之前对端子进行了紧固，以及更换了输出继电器，之后仍然出现了报警，由此可以推断：其不是故障原因的根本所在，至少不是决定环节。

（2）内部控制逻辑，图1中“脉冲单元”内部逻辑如图2所示，脉冲判断单元当收到脉冲信号时，以高电平“1”为例，一到上升沿立即触发开始计时（只有收到下降沿计时清零），当计时3s后若仍然保持为高电平“1”则脉冲判断（标记3）输出脉冲“1”，之后只要主用PLC（C8075）一直为高电平“1”，则脉冲判断（标记3）输出一直保持“1”而不变，直到其碰到下降沿为止。

图2 “脉冲单元”内部逻辑

图3 脉冲判断单元

由此可以推断：主用PLC（C8075）脉冲信号进入后备PLC（C8035）之后，出现了高电平“1”的宽度超过3s，如图3所示，导致这种情况的原因可能是PLC脉冲发出单元宽度2s的脉冲继电器回路、PLC开关量输入/输出板卡等，每个环节必然都存在一定的延时，而每个延时均在各自允许的误差范围内，但是几个环节累加起来，就可能偶尔出现延时大于1s的情况，哪怕仅仅由有0.001s，就会出现以上报警。

4 解决方案

由以上分析可以得出，主用PLC（C8075）脉冲信号送达后备PLC（C8035），出现了高电平（或低电平）保持超过3s而引起的。由于主用PLC的看门狗信号回路的每个环节都一定程度上存在一定延时，就此我们采取了以下几点加以解决：

第一点，定期更换外部回路，包括中间继电器、主用PLC（C8075）数字量输出板卡、后备PLC（C8035）数字量输入板卡。

第二点，脉宽由目前的2s修改为4s（可调），即主PLC（C8075）每间隔4s发出一个脉宽为4s的脉冲，从而减少外部继电器回路的动作次数，进而增长中间继电器的寿命，提高中间继电器动作的可靠性；

第三点，在后备PLC动作出口跳机之前增加报警信号，如图4所示，以便提前提示人员采取相关措施。

（1）报警信号，当脉冲判断单元判断脉冲“1”或“0”持续时间一直保持超过6s时，就认为主用PLC故障，发出后备PLC动作用于报警，而不用于跳机；

图4 后备PLC动作出口跳机之前增加报警信号逻辑

（2）跳机信号，当脉冲判断单元判断脉冲“1”或“0”持续时间一直保持超过7s时，就认为主用PLC故障，发出后备PLC动作出口用于跳机。

原来脉冲宽度只要误差超过1s就会动作出口跳机，修改后误差扩大到超过3s时才会动作出口跳机，这预留了足够的时间给中间各个环节，可以有效地躲过各个中间环节的时间误差。此外特别是，在跳机之前增加了报警环节，当收到报警环节运行人员可以采取其他措施进行处理，减少了带负荷跳机的可能，为机组的稳定运行提供了保障。

自从采取了以上两点之后，正常运行至今，未再次出现类似故障，可见该问题得到了彻底的解决。

候录江(1978—) ，男，工程师，主要研究方向：水电厂自动化。E-Mail：1349528193@qq.com

张 鑫(1980—) ，男，副高级工程师，主要研究方向：蓄能电厂运维检修管理。E-Mail：xin-zhang@sgxy.sgcc.com.cn

朱海峰(1983—) ，男，工程师，主要研究方向：蓄能电厂运维检修管理。E-Mail：haifeng-zhu@sgxy.sgcc.com.cn

黄 嘉(1982—) ，男，工程师，主要研究方向：蓄能电厂电气运维管理。E-Mail：jian-huang@sgxy.sgcc.com.cn

CSCS Watchdog Wrong Action Reason Analysis and Processing

HOU Lujiang， ZHANG Xin， ZHU Haifeng， HUANG Jia
(Hebei zhanghewan pumped storage Co.，LTD.， shijiazhuang 050000， China)

The CSCS of Zhanghewang Plant has been put into operation several years. It is gradually facing with the problem of component aging. Since June 2015， there are several faults of the main PLC watchdog signal， so it is dangerous for safe operation of the unit. Through optimizing logic control program of the CSCS， it is not only effectively to solve the problem， but to enhance the stability and reliability of the CSCS.

CSCS; watchdog; pulse; backup PLC