分散控制系统在运行初期出现的问题及其处理

1、分散控制系统在运行初期出现的问题及其处理    摘要: 介绍大唐电力3号机组XDPS 400分散控制系统(DCS)的组成、功能及其过程站的配置,对DCS在机组运行初期暴露的主要缺陷、故障及原因进行分析,并提出处理方法和改进措施,进一步巩固3号机分散控制系统运行的稳定性。 关键词: 分散控制系统;故障;处理方法 大唐电力3号200MW机组为燃煤中间再热凝汽式机组,锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ-670/137-2型单汽包自然循环中间仓储式煤粉炉,燃烧器设在炉膛四周采用四角布置,尾部单烟通道结构,采用喷水减温法调节主汽温,挡板调节再热汽温。汽机为一次中间再热、

2、单轴三缸、三排汽,由北重汽机厂生产的,型号为N200-130-535/535型。发电机采用定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷,铁心及其它结构均为氢表面冷却方式。该机组采用一机一控的机炉电集中控制方式,XDPS 400分散控制系统(DCS)由新华控制工程公司提供,该系统在机组调试期间,运行基本稳定,但也出现较多问题,影响了机组的正常运行,为此,对出现的问题进行分析和探讨,并采取相应的处理方法和改正措施,修改后的系统运行稳定。 1 大唐电力3号机组的分散控制系统 1)分散控制系统(DCS)的功能:DCS系统与DEH系统通过数据高速公路相连,分散控制,信息共享,具有自动调节、程序控制、数据采集、逻辑保护

3、等方面的功能。主要覆盖数据采集系统(DAS)、协调控制系统(CCS)、数字式电液控制系统(DEH)。DAS主要功能为:数据采集和处理、显示器(CRT)、打印记录、历史数据存储与检索、性能计算;CCS主要功能为:协调控制系统、燃料量控制、磨煤机风量及出口温度控制、送风机调节、炉膛负压调节、一次风压调节、辅助风门控制、给水调节、汽温控制等;DEH主要功能为:汽机转速控制、自动同期控制负荷控制、协调控制、多阀控制、OPC控制、汽轮机程控启动。 2)分散控制系统(DCS)过程站的配置XDPS分散控制系统由分散过程控制装置、操作管理装置和通讯系统三部分组成。DCS过程控制装置的配置:DAS配2个机柜,C

4、CS配6个机柜,DEH配2个机柜。冗余配置的双DPU是系统的控制核心,现场信号的采集、处理以及与上位机(MMI)的通讯、执行上位机发出的指令都在DPU中实现,因此保证DPU工作、通讯正常是系统稳定运行的关键。DCS系统网络用以太网作为数据高速公路(Data Highway)。 现场I/O通讯采用位总线BitBus。网络通讯的设备或部件主要有高速以太网50的同轴电缆(A网、B网、C网)、网络通讯卡、双机切换卡、BC卡、BitBus总线电缆、I/O站总线底板等。每个I/O控制卡与端子板之间采用37芯电缆连接。Data Highway上接的节点有过程控制系统(DPU)、工程师站(ENG)、历史数据站

5、(HSU)、OPU操作员工作站和MIS(信息管理系统)预留的ICI03接口。 2 XDPS-400型分散控制系统的主要缺陷、故障及原因分析 1)操作员工作站死机:DCS系统每个操作员站都有自己独立工控机。机组调试期间,多次出现OPU的CRT无显示或画面不动的死机现象,无法完成机组监控。从检查情况来分析,故障出现的原因主要有: 工控机脱网或网络连接接存在故障,A网和B网两个实时数据网均脱网,此时系统自检中所有MMI(操作员站、工程师站、历史数据站等)、DPU、GTW均变成红色并且A网和B网均显示为虚线,现场数据无法传递到操作员站上,操作员站的操作指令也无法通过以太管理网传递到DPU中,出现双向通

6、信中断。 服务器主机出现故障。引起故障的主要原因为软硬件出错、系统组态错误设置等造成。XDPS系统是双DPU冗余配置、互为备用,当单个DPU复位重启后,将从主控DPU中拷贝所有的组态和实时数据,以确保一对冗余DPU运算一致。当两个DPU同时复位,首先启动成功的那个DPU,将从自己的DOC中读入文本组态,读入后的瞬间,DPU对逻辑回路或模块的实时值无法判断,所以组态输出将出现“缺省值”状态。等DPU扫描到I/O实时值后,再进行运算。DPU故障造成服务器故障的原因主要有:单DPU离线;一对DPU同时离线;DPU组态文件丢失。 MMI站故障,MMI(人-机接口)站包括操作员站(OPU)、工程师站(E

7、NG)、历史数据站(HSU)等。机炉全部操作员站(OPU)均出现故障(如无图像显示、操作失灵),无法监视、操作。 2)卡件故障:3号机组XDPS-400型分散控制系统的DPU(过程控制单元)所用的卡件主要有:用于完成现场数据的实时采集与控制的输入输出(I/O)卡件、模拟量输入输出(AI、AO)卡件、开关量输入输出卡件(SOE/DI、DO)、脉冲量输入卡件(PI)、SMC脉冲量计数卡件、LC双回路控制卡、LC-S伺放控制卡、MCP测速卡、MCP-OPC高速采样卡件、VCC阀门伺服控制卡、BC站控制卡件、BC网络型站控制卡、BZT备用电源自投保护卡、LPC逻辑保护卡、OPC超速保护卡、SYN同期控

8、制卡件及电源监视卡件。为提高控制系统可靠性,XDPS-400分散控制系统中采用较多的措施来提高卡件可靠性,如主控机DPU采用双机冗余结构、主变送器采用冗余设计,使主汽压、调节级压力通过三个变送器进入模拟量转换板进入计算机,三选二后进入控制回路。当主卡件处于执行方式时,后备卡件则处于热备用方式,并通过冗余链不断接收主卡所有功能块的拷贝输出,一旦由于某种原因主卡离线,后备卡件就可以立即无扰切换代替主卡运行。从现场调试情况看,XDPS-400分散控制系统中卡件运行出现不稳定现象,出现过一对MFP模块均同时故障的现象,造成该MFP所控制的调节系统失灵。 3 处理方法和改进措施 对服务器死机现象的处理,

9、若发生服务器死机故障现象,可采取如下处理: 对系统自检及现场机柜进行检查,确定并更换故障模件或出现不稳定的服务器模件; 根据需要重装服务器软件; 出现死机现象时,仔细分析报警记录,尽量找出死机原因,找不出原因时,在ENG上用软复位命令重启服务器,若都不能将系统恢复,则采取拉电等硬复位措施;如果DPU仍旧不能正常运行,则需要停电,拆下检查其电源、主机卡、散热风扇以及DOC等硬件有无问题,并进行更换等操作。 大唐公司3号机组所用的DCS使运行人员既可监视机组运行的安全、经济情况,又可控制每个控制回路的参数和状态,基本上实现了显示操作和管理的高度集中。在机组运行调试期间,针对各种故障发生的实际情况,

10、进行了成功的改进和完善。目前3号机组DCS系统运行稳定性已有较大提高,保障了整台机组的安全、稳定和经济运行。 参考文献: 1马国华,监控组态软件及其应用,北京:清华大学出版社,2001. 2张桂香、王辉,计算机控制技术,北京:电子科技大学出版社,19992)卡件故障:3号机组XDPS-400型分散控制系统的DPU(过程控制单元)所用的卡件主要有:用于完成现场数据的实时采集与控制的输入输出(I/O)卡件、模拟量输入输出(AI、AO)卡件、开关量输入输出卡件(SOE/DI、DO)、脉冲量输入卡件(PI)、SMC脉冲量计数卡件、LC双回路控制卡、LC-S伺放控制卡、MCP测速卡、MCP-OPC高速采

11、样卡件、VCC阀门伺服控制卡、BC站控制卡件、BC网络型站控制卡、BZT备用电源自投保护卡、LPC逻辑保护卡、OPC超速保护卡、SYN同期控制卡件及电源监视卡件。为提高控制系统可靠性,XDPS-400分散控制系统中采用较多的措施来提高卡件可靠性,如主控机DPU采用双机冗余结构、主变送器采用冗余设计,使主汽压、调节级压力通过三个变送器进入模拟量转换板进入计算机,三选二后进入控制回路。当主卡件处于执行方式时,后备卡件则处于热备用方式,并通过冗余链不断接收主卡所有功能块的拷贝输出,一旦由于某种原因主卡离线,后备卡件就可以立即无扰切换代替主卡运行。从现场调试情况看,XDPS-400分散控制系统中卡件运

12、行出现不稳定现象,出现过一对MFP模块均同时故障的现象,造成该MFP所控制的调节系统失灵。 3 处理方法和改进措施 对服务器死机现象的处理,若发生服务器死机故障现象,可采取如下处理: 对系统自检及现场机柜进行检查,确定并更换故障模件或出现不稳定的服务器模件; 根据需要重装服务器软件; 出现死机现象时,仔细分析报警记录,尽量找出死机原因,找不出原因时,在ENG上用软复位命令重启服务器,若都不能将系统恢复,则采取拉电等硬复位措施;如果DPU仍旧不能正常运行,则需要停电,拆下检查其电源、主机卡、散热风扇以及DOC等硬件有无问题,并进行更换等操作。 大唐公司3号机组所用的DCS使运行人员既可监视机组运

13、行的安全、经济情况,又可控制每个控制回路的参数和状态,基本上实现了显示操作和管理的高度集中。在机组运行调试期间,针对各种故障发生的实际情况,进行了成功的改进和完善。目前3号机组DCS系统运行稳定性已有较大提高,保障了整台机组的安全、稳定和经济运行。 参考文献: 1马国华,监控组态软件及其应用,北京:清华大学出版社,2001. 2张桂香、王辉,计算机控制技术,北京:电子科技大学出版社,19992)卡件故障:3号机组XDPS-400型分散控制系统的DPU(过程控制单元)所用的卡件主要有:用于完成现场数据的实时采集与控制的输入输出(I/O)卡件、模拟量输入输出(AI、AO)卡件、开关量输入输出卡件(

14、SOE/DI、DO)、脉冲量输入卡件(PI)、SMC脉冲量计数卡件、LC双回路控制卡、LC-S伺放控制卡、MCP测速卡、MCP-OPC高速采样卡件、VCC阀门伺服控制卡、BC站控制卡件、BC网络型站控制卡、BZT备用电源自投保护卡、LPC逻辑保护卡、OPC超速保护卡、SYN同期控制卡件及电源监视卡件。为提高控制系统可靠性,XDPS-400分散控制系统中采用较多的措施来提高卡件可靠性,如主控机DPU采用双机冗余结构、主变送器采用冗余设计,使主汽压、调节级压力通过三个变送器进入模拟量转换板进入计算机,三选二后进入控制回路。当主卡件处于执行方式时,后备卡件则处于热备用方式,并通过冗余链不断接收主卡所

15、有功能块的拷贝输出,一旦由于某种原因主卡离线,后备卡件就可以立即无扰切换代替主卡运行。从现场调试情况看,XDPS-400分散控制系统中卡件运行出现不稳定现象,出现过一对MFP模块均同时故障的现象,造成该MFP所控制的调节系统失灵。 3 处理方法和改进措施 对服务器死机现象的处理,若发生服务器死机故障现象,可采取如下处理: 对系统自检及现场机柜进行检查,确定并更换故障模件或出现不稳定的服务器模件; 根据需要重装服务器软件; 出现死机现象时,仔细分析报警记录,尽量找出死机原因,找不出原因时,在ENG上用软复位命令重启服务器,若都不能将系统恢复,则采取拉电等硬复位措施;如果DPU仍旧不能正常运行,则需要停电,拆下检查其电源、主机卡、散热风扇以及DOC等硬件