DCS控制器故障分析处理及升级改造

王赧

（珠海深能洪湾电力有限公司，广东珠海519060）

DCS控制器故障分析处理及升级改造

王赧

（珠海深能洪湾电力有限公司，广东珠海519060）

针对DCSSymphony系统控制器在电厂应用过程中常见问题进行了分析，找出了故障原因，总结了处理方法，并提出了升级改造思路。

DCS Symphony系统；控制器；故障原因；故障处理；升级改造

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.138

1 设备概况

多功能处理器是以CPU为核心的智能控制器模件，珠海深能洪湾电力有限公司目前使用的是其系列产品中的IMMFP12主模件。每个过程控制单元HCU（模件柜）可以配置多个MFP；MFP前面板具有双色（绿/红）1个、单色（红）8个LED（见图1），分别用来显示运行状态及出错代码；同时支持ST0P/RESET开关，通过此开关可改变模件的运行状态；通过P1、P2、P3板边连接器（见图4）连接逻辑电源、控制通道和子总线；MFP可带电插拔；还可通过模件有关特定开关的设置，就地进行模件诊断或相关的特殊操作。

控制器的主要功能包括：数据采集及处理；回路控制、顺序控制、批处理控制、优化控制；通信接口；自诊断能力（自动判别软、硬件故障）。

控制器的主要特点有：支持多种控制语言如功能码、C、Batch90、Ladder；支持多种类型的I/0子模件处理各种现场数据；在模件间可实现一比一冗余；C.W内的处理器参与对等通讯；在冗余配置的状态下可实现在线组态。

功能码（Function Code)是系统提供了一系列完成不同功能的软件模块，并对每个软件模块指定一个代码。功能码具有广泛的功能，从简单的“AND”“N0T”到复杂的“Smith预估器”共11大类近200种。它们分别是：函数运算类功能码，常数设定类功能码，控制算法类功能码，信号转换与选择类功能码，与硬件接口类功能码，I/0类功能码，脉冲与定时器类功能码，模件控制类功能码，通讯类功能码，BASIC等类功能码，其他类功能码。

IMMFP12控制器在线组态的配置及设置。在线组态是指对控制器下装组态的一种方式，该方式将使热备控制器进入组态方式而离线，控制器装新组态可执行而另一控制器成热备。控制器需同型号、同版本、冗余配置；设置上要求地址分离、留有间隔，允许在线组态。

IMMFP12模件可通过冗余电缆（NKMP01-2）实现模件的冗余，正常运行时MFP可以设置成1：1冗余，例如其冗余方式为：主控制器（左）处于运行执行方式，备用控制器（右）处于热备跟踪方式（见图2）。

IMMFP12模件的设置（见图4）：SW3设置模件地址和运行方式选择，SW4为模件的特殊操作选择，J1～J4是工厂设置，J5为总线方式选择。

IMMFP12模件第一次上电或消除某些错误需执行特殊操作：2操作称之为1、7操作，通过设置SW4的8位开关，将NVRAM存储器初始化；4操作称之为1、6操作，通过设置SW4的8位开关，建立Cnet网络规程。特殊操作步骤:停止模件操作—模件解锁固定—模件分离槽位—开关设置模件—模件插空槽位—模件显示完成—模件恢复设置—模件正常操作。

IMMFP12模件的操作方式：模件在执行方式时采集I/0、执行控制策略，LED显示模件为正常状态（见图2）；模件在组态方式时模件离线并可修改NVRAM的数据，LED显示模件为组态状态；模件在出错方式时按程序停止运行并离线，LED显示模件为错误状态（见图3）。

图1 IMMFP12模件的LED

图2 IMMFP12模件的正常操作显示

图3 IMMFP12模件的出错显示

图4 IMMFP12模件结构示意图

2 IMMFP12常见问题分析及其处理方法

问题1:2011年8月，机组运行中控制器出现冗余链错误不能冗余问题，备用处理器状态指示灯为红色且1、3、4LED亮，主处理器处于运行执行方式（见图5）。

问题分析及处理方法：状态指示灯显示为红色，说明MFP处于出错方式，此时模件封锁所有的通道及最终停止运行；前面板1、3、4LED亮，即CPU状态指示出错代码为1/3/4，冗余链通讯故障。判断是冗余电缆接头与模件板边连接器接触不好，引起通讯故障。对模件“金手指”挂焊锡，并加装电缆接头固定支架后正常。由于该故障的处理需要重启主控制器，为了确保机组的正常运行，一般停机再做处理。在故障处理之前控制器不具备冗余功能，如果在此过程中主控制器也出现故障，该组控制器将无法运行控制策略、处理例外报告、接收输入、修正输出等。这种情况下,若无检修热控人员在厂内,运行人员需要及时在“硬件报警画面”确认故障控制器的物理位置,并到机柜查看控制器的“出错代码”,同时通知检修人员,检修人员确定处理方案后,由运行人员逐个重启控制器。如处理后仍然不能恢复该控制器的运行,运行人员可结合实际情况,选择就地监视参数和操作设备，必要时可以手动停机。

其他常见的控制器冗余故障原因[1]：（1）两块模件的固件版本不一致。（2）冗余的模件未处于正常冗余状态，特别是做在线组态时操作步骤没有彻底完成，这种情况容易不被注意到。（3）MFP模件之间的冗余电缆有问题，重点检查电缆插槽处接触金属片是否有松动、间距过宽等问题，容易导致冗余工作不稳定。（4）MFP模件本身的冗余部分硬件故障，故障既有可能在备用模件，也有可能在主模件，即使主模件本身运行看起来一切正常。（5）MMU背板有问题。（6）段控制块FC82的S2和S4设置过小，这种问题容易出现在模件负荷较重，而又有多个段存在的情况下。

图5 控制器冗余故障

问题2：主控制器的状态灯绿闪且LED7、8亮，备用控制器正常。操作员站画面显示及操作正常，无硬件报警。控制器可在线，但无法在线修改参数。

问题分析及处理方法：状态灯为绿闪，说明模件处于组态或错误方式，此时模件内的组态逻辑是没有正常执行的。该现象属于控制器NVRAM在运行中离线组态丢失引起的，一般因控制器NVRAM芯片故障引起。由于控制器IMMFP12已经停产5年以上，无法找到可替换的NVRAM芯片。处理方法是将主控制器手动停止，正常切换至备用控制器运行，对故障控制器执行2、4特殊操作；如故障频繁出现，需更换控制器。该芯片故障发生后，将无法自动切换到备用控制器，无法在线修改参数。

问题3：机组启动过程中，所有DCS操作员站部分汽机参数显示为坏质量且无法操作部分汽机现场设备，确认与之相关的控制器无硬件报警，PCU节点下面的该组控制器状态灯显示正常。

问题分析及处理方法：针对此现象分析，该节点的通信模件NIS21/NPM12没问题，否则整个PCU节点信号将消失，怀疑是主控制器故障导致。造成该故障有两种可能：（1）MFP12控制器故障导致；（2）MFP12 control way A2芯片运算逻辑溢出导致。但当时现场控制器并没有报故障，故怀疑为MFP12 C.W芯片故障导致。当时的处理方法是将主控制器停止，切至备用控制器运行，DCS操作员站相关参数显示和设备操作正常后，启动备用控制器。之后，为确保故障不再出现，更换了MFP12控制器。当故障发生时，也可使用composer inspect监视controlway上主模件的状态。

3 IMMFP12 的升级改造

由于IMMFP12控制器已运行10年以上，其电子元器件已经逐渐老化，出现故障的可能性增加；加之在用的控制器数量多，备件数量有限且已停产，已着手进行控制器的升级改造工作。随着ABB产品的升级，目前Symphony系统已被Symphony Plus取代，其系统主模件已经更换为NIS21/NPM22、BRC410；老版Composer 4.1软件已经不能识别上述主模件，无法完成逻辑组态及维护功能,需更换为最新的S+engineering 1.1版本，运行在Windows7或Windows8操作系统上。

4 结语

通过对DCS控制器常见故障原因的分析和处理方法的总结，以及控制器升级改造的实施，提高了DCS运行的可靠性、稳定性，保证了机组的安全运行。

【1】唐颖倩.DCS系统升级改造过程及故障分析处理[J].科技风,2015(1): 86-87.

Fault Analysis and Upgrading of DCS Controller

WANG Nan
(Zhuhai Shenneng Hongwan Power Co.Ltd.,Zhuhai 519060,China)

The common problems in the application of DCS Symphony system controller in the power plant are analyzed,the causes of failure are found,the treatment methods are summarized,and the ideas of upgrading and reconstruction were put forward.

DCS Symphony system;controller;failure cause;fault processing;upgrading and reconstruction

TM 6

B

1007-9467（2016）08-0249-02

2016-08-01

王赧（1980～），男，甘肃酒泉人，助理工程师，从事热控自动化设备检修与研究。