Symphony INFI90 DCS硬件介绍及其长期运行下的故障预防及处理

祝亮亮

摘 要：Symphony INFI90是ABB贝利公司推出的新一代DCS分布式过程控制系统。该系统主要由电源、过程处理单元、通讯网络、服务器、工程师站、操作员站等单元组成。该系统运行稳定，可靠性强，但运行时间较久后也会有不少故障的出现，本文以大屯发电厂#6、7机组Symphony INFI90 系统在长年运行状态下的常见故障做分析，并提出针对性的解决办法。

关键词：Symphony INFI90;长期运行;常见故障;解决方法

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0154-02

1 系统概况

大屯发电厂#6、7机组2004年投产，至今已有15年，其控制系统为ABB贝利公司的Symphony INFI90，随着机组运行年限的越来越长，其控制系统的的硬件方面故障率有越来越频发的趋势。下面就该系统的硬件方面进行介绍并就其在长年运行后常出现的故障进行简要分析，并提出解除方法。

2 系统构成及故障分析

下面就Symphony系统的硬件构成分类进行说明，并对其故障的预防及处理方法做分析。

2.1 电源模件

2.1.1 电源模件介绍

电源模件采用冗余配置，为MPIII型模件，其为DCS各模件提供正常工作所需要的±5V，±15V及24V电源，该电源模件配置有直流电源总线监视模块，具有PFI（电源故障切除）功能。

2.1.2 电源模件的故障预防及处理

电源模件能否正常工作直接关系到整个DCS能否正常工作，但该电源模件体积较大，长期工作后电源内部易大量积灰，易造成电器原件老化损坏，另外PFI功能的唯一条件就是电压低，当±5V，±15V的任一电压值低于标准值0.25V，PFI功能便起作用，由高电平变为低电平，PFI一旦动作就会复位全部模件。针对电源模件的该特点，我们将#7机组的PFI端子与﹢5V通过1000欧姆电阻并接，使PFI始终保持在高电平，避免了其误动作的可能，但直流电源总线监视模块仍可正常监视电压，可在每天巡检中及时查看电压状态。此外，在机组停运时也应对各电压进行测量，以确认供电电压是否正常。

在机组每次停运检修期间应做电源的冗余切换实验，对发现的工作不稳定的电源模件及时进行更换。另外在每次机组大修期间应对电源模件开盖进行彻底的吹扫清灰，以保证电源模件能够在良好的环境下工作。同时，为防止电源模件的意外故障，热工人员对#6、7机组的每台模件柜都更换了至少一台电源模件，以保证供电的稳定性和可靠性。

另外，大屯发电厂#6、7机组的公共模件柜在2018年出现多个I/O模件频繁故障的现象，经过反复的原因查找及排除，最后发现在晃动电源母排上的±5V及±15V接线时，会出现更多的模件显示故障状态，进一步检查发现±5V及±15V接线的线鼻有松动及氧化现象，在对线鼻进行去除氧化层及紧固处理后，所有模件都恢复正常。这提示我们在对DCS的维护过程中应该更加地细心和细致，尤其是运行年限较久的DCS系统，不能放过任何一个环节。

2.2 过程处理单元IMMFP12（Multi-Function Processor）

2.2.1 过程处理单元IMMFP12介绍

过程处理单元负责整个DCS的数据采集、处理及回路控制，IMMFP12模件亦是冗余配置，其拥有16MHZ的主频，512K的RAM，512K的ROM及256K的NVRAM，能处理近300种功能码，并能提供10000个块地址，是DCS的核心模件。

2.2.2 过程处理单元IMMFP12的故障预防及处理

IMMFP12模件在工作10年以后其故障率在明显的上升，故障的直观表现是工作状态指示灯由绿色变为红色，这里要指出的是若变为黄色，代表模件内部的电池电量低，模件本身无故障，可继续正常工作。IMMFP12模件内部有两个8位拨码开关，SW3及SW4，SW3是模件地址和运行方式选择，SW4是模件的特殊操作选择。在模件故障时可对模件的SW4开关进行1、7操作及1、6操作进行修复。即先将模件拔出记下SW4的拨码，然后将1、7拨至on位置，其余为off位置，然后插上模件，该操作的目的是将NVRAM存储器初始化，待模件指示灯稳定后，再将模件拔出，将1、6拨至on位置，其余为off位置，然后插上模件，该操作的目的是建立Cnet网络规程，待指示灯稳定后再次拔出模件，并恢复原始的拨码，然后将模件插上，若模件指示灯恢正常，表明模件被修复，若依然为故障状态，提示需要更换新的IMMFP12模件。另外，机组停运期间也应对IMMFP12模件進行冗余切换实验，并进行吹扫清灰。

2.3 通讯模件

2.3.1 通讯模件介绍

Symphony INFI90系统的通讯回路如图1和图2所示。

图1和图2中Cnet是DCS环网，为了确保通讯的可靠性，Symphony INFI90采用的双环网结构，即环网的电缆、通讯接口都以冗余的形式配置，当一条环网故障时，另外一条备用环网立即无扰接替工作。

HCU是现场控制单元，TCL为通讯电缆。NIS为INNIS11模件，用于系统节点与环网Cnet的连接。NPM为INNPM12模件，其与INNIS11一起构成HCU接口，且是HCU网络接口的主模件。C.W（Control Way）是控制总线，将所有的MFP连接在一条总线上，完成MFP之间的通讯以及MFP与环网之间的通讯。X.B为扩展总线，完成MFP与I/O模件之间的通讯。

ICI为INICI03模件接口通讯，其包括INNIS11和INICT03以及IMMPI01三块模件，其中INNIS11是网络接口模件，INICT03模件用于Cnet与计算机（服务器）的连接，IMMPI01是多功能处理接口模件，TMP为通讯接口;

NIU（Network Interface Unit）为网络接口单元，是Symphony 系统中网络和网络连接的硬件设备，其中IIT为INIIT13模件，用于Cnet与Cnet的连接，主要用于公共系统中，如循环水系统;

SEM为INSEM01模件，用于SOE（Sequence Of Event）中的数据采集，TKM为INTKM01模件，用于SOE中的时钟同步，TST为端子板。

2.3.2 通讯模件的故障预防及处理

由以上及图1和图2可知，NIS是使用量最多的通讯模件，经过我们的统计也发现是故障次数最多的模件。由于通讯模件都是采用冗余配置，大大提高了其可靠性，但在日常工作中也应每天对其进行巡检，对异常的模件做好记录，并合理申购备件，待机组停运时及时进行修复或更换。

另外对于服务器通讯中使用的INNIS11和INICT03以及IMMPI01模件可升级为NIS21以及ICT13A两块模件进行替换。如图3所示，大屯发电厂#6号机组的一台服务器的通讯已做升级，从升级至今已有5年，一直运行稳定，无故障发生。

2.4 I/O模件

I/O模件主要包括模拟输入子模件IMASI13，其可接收4-20ma，热电阻及热电偶信号;模拟输入子模件 IMFEC12，其可提供有源24V，主要用于接入變送器仪表;模拟输出子模件IMASO11，其主要用于输出4-20ma指令，进行模件量控制;数字输入子模件IMDSI12/13/14/15，用于接收24V、48V等开关量输入;数字输出子模件IMDSO14，用于开关量指令的输出，以控制设备的开关及启停。I/O模件由于其功耗很低，使得其原件不易老化，故其故障率也很低。但在模件运行年限较久时应加强巡检，并定期吹扫，并在每次大修时将所有的模件全部拔出，进行彻底的清灰处理。

2.5 服务器及操作员（含工程师站）站计算机

Symphony系统采用多客户/服务器结构，一台服务器最多支持10个客户，服务器计算机采用SCSI卡与IMMPI01卡的接口连接后进行通信。

大屯发电厂#6、7机组每台机组配置两台服务器、6台操作员站（含工程师站）。每台服务器各带三台操作员站。计算机在运行年限较久后，其各元件，包括电源、硬盘、网卡、显卡等已老化，随时存在故障的可能。基于此状况，热工人员对每台机组的主、副服务器及机、电、炉操作员站各做一台备机，在机组运行时若计算机出现故障，只需将硬狗插上，并输入其对应的licence序列号即可使用，这样几乎可以避免了因服务器或操员站计算机的故障对机组的正常运行及调整造成大的影响。

3 结语

综上，虽然Symphony DCS系统在运行年限较久的状态下会有故障率升高的表现，但是把系统分析透彻，且把维护工作做到了细致，仍能保证其可靠地运行。现大屯发电厂#6、7机组的Symphony DCS在热工人员的维护下，运行非常平稳，无任何故障。即使出现故障，由于做了大量的故障状态下的处理措施及方案的准备，使得故障的影响也都是在可控范围之内的。