TRICONEX-TS3000控制系统卡件在线更换

2020-02-05杨亮

电子技术与软件工程 2020年7期

杨亮

（中海石油华鹤煤化有限公司黑龙江省鹤岗市 154100）

TRICONEX TS3000 系统概述：TS3000 控制系统是基于 TRICONEX 而开发的一种 ITCC 机组综合控制系统。主要由电源模块、主处理器、I/O 模块、机架组成。通过三重模件冗余结构（TMR）提供容错能力，识别并补偿控制系统的错误，并允许在不影响正常生产的情况下在线维修。

每一个IO 模块表面是1 块卡，实际有三条完全相同的互不影响的检测电路。3 块CPU 卡分别接收对应的IO 模块三条回路的值。3 块CPU 卡通过TriBus 总线进行所有数据的传输、比较、核对，如果两块表决一致，会自动修正不一致的CPU 卡，形成最终表决的值，并通过三条I/O BUS 送至对应的输出通道。

每一个I/O 插槽可以含有两个相同的I/O 模块，如果在一个模块上检测到一个故障，控制就会自动地切换到运行良好的模块上。如果在插槽里仅安装了一个模块，也可以在线更换一个有故障的模块。在这种情况下，将完好的模块插入备用槽并将控制切换到这个模块上，这样就可以拔出有故障的模块。Tricon 控制器的三重结构如图1。

1 卡件故障分析及处理措施

1.1 主机箱报警动作

当出现下列情况之一时，主机箱电源模块上的报警触点激活：

（1）控制器配置与控制程序配置不匹配，数字输出（DO）模块出现负荷/熔断器故障。

（2）控制器中的某个模块丢失。（没有状态指示灯警告你有此问题）。

（3）主机箱中的一个主处理器或输入/输出模块出故障。

（4）扩展机箱中的某个输入/输出模块出故障。

（5）主处理器检测到系统故障。在此情况下，两个报警触点即使没有相应的模块故障的状态下也可能被触发。

（6）机箱内的输入/输出总线电缆安装不正确 - 例如信道A的电缆不经意地接至信道B。当下列这些情况之一发生时，至少有一个主机箱电源模块上的一个报警触点激活：

图1：Tricon 控制器的三重结构

（1）电源模块出故障。

（2）供应给电源模块的主电源丢失。

（3）电源模块上有电池电量低报警或温度过高报警。

1.2 扩展机箱的报警动作

当输入/输出模块出故障时，扩展机箱上两个电源模块的报警触点均被激活。若出现下列这些情况之一时，扩展机箱中至少1 个电源模块上的报警触点被激活：

（1）电源模块出故障。

（2）供给电源模块的主电源丢失。

（3）电源模块有“温度过高”的警告。

1.3 主处理器模块故障时指示灯状态

CPU 模块故障时各指示灯状态，PASS 灯灭、ACTIVE 灯亮、FAULT 灯亮，MALNTI 指示灯任意、MALNT2 指示灯任意、卡件正常工作。

大范围的诊断验证每个主处理器以及每个输入/输出模块和通信信道的健康状况。瞬时故障由硬件多数表决电路记录和屏蔽。持续的故障被诊断出来，出错的模块被热更换或者以容错方式操作，直至热更换完成为止。

1.4 I/O模块故障时指示灯状态

I/O 模块故障时各指示灯状态，PASS 灯灭、ACTIVE 灯亮、FAULT 灯亮，卡件正常工作。

1.4.1 DI 卡：故障信息解析

通过TRILOG 诊断软件诊断故障信息：

结论：

该DI 卡的A/B/C(同一时间只会有一个引脚损坏)腿通讯丢失，系统处于降级状态，系统可靠性级别减低，CPU 对接收到的三个回路进行表决（2003），如果一个回路损坏，将导致传送到CPU的值不正常，如果该卡再出现另外一个引脚损坏，则该卡传送到的CPU 的值为假值，将导致CPU 表决出错，将导致该块卡所有点假值，引起系统误动作。

1.4.2 AI 卡：故障信息解析

结论：

AI 卡支持对每个通道进行完整而不间断的诊断, 在任何通道上的诊断故障都会触发此模块上的故障显示灯，通过上位诊断软件诊断为该AI 的A/B/C(同一时间只会有一个引脚损坏)腿通讯丢失，系统由三重化降为两重化，系统可靠性级别减低，AI 模块易于出现错误的比较读数，这样可能会增加故障概率。一般说来，读数之间的差别越大并且错误比较的持续时间越长，就表明故障出现的可能性越大。其差别大小和持续时间的长短在模拟输入模块之间变化,CPU 对接收到的三个回路进行表决（AI 取中值），如果一个回路损坏， CPU 表决混乱，将导致CPU 表决出错，将导致该块卡所有点假值，引起系统误动作。

1.4.3 AO 卡：故障信息解析

结论：

一个模拟输出模块上的每个信道在每个输出点都有其它信道可读的两条独立的电流回送电路。来自这些电路的信息是用作硬件表决过程部分。第一条电路是验证各点的模拟信号是否精确和是否存在，但这与负载是否存在或信道的选择无关。第二条电路是验证来自所选信道各点的实际电流。如果从非选择信道上的任何一点检测到有一个电流存在，则要立即关断那个信道。如果模块不能驱动来自任一点的电流，例如开路负载电流，则负载报警状态指示灯亮。该故障信息为：该AO 卡的A/B/C(同一时间只会有一个引脚损坏)腿通讯丢失，系统由三重化降为两重化，系统可靠性级别减低，CPU 对接收到的三个回路进行表决（AO 取中值），如果一个回路损坏， CPU 表决混乱，将导致CPU 表决出错，将导致该块卡所有点假值，引起系统误动作。

1.4.4 DO 卡：故障信息解析

结论：

每只数字输出模块中均包括有三个相同并相互隔离的信道线路。每个信道都具有一个输入/输出微处理器，微处理器是接受来自相应主处理器上输入/输出通信处理器中的输出表。所有的数字输出模块（不包括双DC 模块）均采用专用的四重输出电路，该电路是对单个的输出信号在准备施加到负载前对其进行表决。如果信道A 和B,或信道B 和C，或信道A 和C 的驱动器命令这些信道关闭，那么该表决线路便成为通过电源的串并联路径，三选二驱动器表决接通。双数字输出模块是提供单个并联或串联路径，即对每只开关均单独采用三选二表决过程。各类数字输出模块均针对各输出点实施特定类型的输出表决诊断。在执行输出表决器诊断（OVD）期间，在一个接一个输出点的执行指令的状态是瞬间逆转的。模块上的回路允许各微处理器去读取该点的输出值，以便决定该输出回路中是否存在潜在的故障。因为输出表决诊断会在连接的负载上强制模拟一个错误信号。该故障信息为：该DO 卡的A/B/C(同一时间只会有一个引脚损坏)腿通讯丢失，系统由三重化降为两重化，系统可靠性级别减低，如果再有一个回路损坏，将导致CPU 表决出错，将导致该块卡所有点假值，引起系统误动作。

图2

1.4.5 更换新卡件的故障信息解析

结论：

新卡版本过早于系统应用的卡件不兼容，系统无法识别，该卡无法使用，更换新卡，并确认正确的版本号。

更换新卡版本正确的诊断信息为：

2 卡件在线更换

2.1 卡件更换指导原则

（1）确认将更新卡件Firware 号和MP 版本号兼容。

（2）在将备用模件插入系统之前，检查备件有无损坏的针脚。

（3）操作时应佩带防静电护腕，规范作装，避免手触及板内电子部件。

（4）将备用槽的盖板拆下，将备卡插入到备用槽内，插入过程中无卡涩、平稳的推送入位，并用定位螺丝固定，固定螺丝不是越近越好，用力矩扳手上紧，并确定力矩在1.125Nm，最大力矩不得超过1.575 Nm，小心地将换上模件滑推到位，然后用力将模件推入总线的槽口内。

（5）任何多余的没有使用的模件应存放在原来运输用的包装盒内。

（6）查看上位画面，查看该卡的点指示是否正常，同时登录诊断软件，记录下故障I/O 卡的诊断信息，型号及系列号，再次确认备卡的Firware 号，并做好记录。

2.2 在线更换电源模件

电源模件如图2 所示，更换电源模件前，应遵循卡件更换指导原则。在维护或修理单个电源模件时。不需中断控制过程。

（1）确诊后备电源模件处于工作状态。

（2）松开有故障电源模件上的可伸缩的固定件，紧抓此固定件的同时将模件滑出机架。

（3）小心地将换上电源模件滑推到位，然后用力将模件推入总线的槽口内。

注意: 如果由于某些原因已卸电源模件卸下，请在间隔至少60秒后再插入。

2.3 在线更换CPU卡

CPU 卡如图3 所示，更换CPU 卡件前，应按照上述的步骤更换。如果系统中多块卡故障报警，包含CPU卡，首先对CPU卡进行更换，待CPU 卡正式进入工作状态后（激活指示灯亮起），再进行其他卡件的更换，除CPU 卡有更换次序要求外，其他型号的卡件无更换次序，并查看三块CPU 卡，确认有1 块处于工作状态。