上海光源安全联锁系统运行常见故障处理及系统改进建议

1、上海光源安全联锁系统运行常上海光源安全联锁系统运行常见故障处理及系统改进建议见故障处理及系统改进建议报告人：报告人：姚明姚明 费平安费平安 徐加强徐加强 许浔江许浔江2016年年9月月22日日主要内容主要内容F上海光源辐射安全系统F近几年常见故障及处理F系统改进情况F系统升级扩容建议上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全联锁系统F分布式联锁系统 中央控制室和3个现场控制站：SR储存环，LA直线段，BS增强段； 每个工艺段包括一套S7300-317CPU，中控室设置一套数据采集CPU； 100M 光纤冗余工业以太网 并设置一套控制监控界面WINCC软件。上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全

2、联锁系统上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全联锁系统开始中控室取钥匙启动开始搜索钮控制进入模式限制进入模式禁止进入模式(手动)开始搜索清场清场完毕关自动门关防护门中控室置换钥匙开机联锁信号输出现场开防护门刷卡开自动门停机，结束主控计算机上固定次序/时间间隔加速器运行上海光源辐射安全联锁系统上海光源辐射安全联锁系统区域控制区域控制急停按钮急停按钮搜索按钮搜索按钮警铃警灯警铃警灯硬件联锁硬件联锁软件联锁软件联锁直线加速器（1门1区）4个2个3组电子枪的高压电子枪触发束调管功率源分析磁铁束流闸门锁钥匙强行开门信号隧道内0人数急停信号增强器（3门1区

3、）26个11个14组增强器高频注入切割铁引出切割铁束流闸门锁钥匙强行开门信号隧道内0人数急停信号储存环（4门4区）48个20个24组1#、2#、3#高频机门锁钥匙强行开门信号隧道内0人数急停信号系统功能描述通道名读写权限辐射防护辐射防护总体信号-TOPUP允许信号SR-RP:TOPUP-OUT读辐射防护总体信号-辐射安全联锁系统准备完毕信号SR-RP:RSIS读TOPUP模式启动信号SR-RP:TOPUP_IN写维护主要内容维护主要内容UPS维护： 内部除尘、电池电压测试 、电池放电等安全联锁恢复与功能性测试等： 测试急停按钮、红外逃生功能 在安全联锁上位机电脑添加所有线站的就绪信号的故障历史

4、记录 开机前建联锁测试，检测各环节信号是否正常安全联锁部件更换： 更换运行中或者维护中发现的老化、故障的备件 巡视任务： 每天巡视光源主体建筑内分布的PLC机柜、门禁控制柜、UPS电源，确认其运行正常 值班人员每2小时在中控室做一次系统状态记录 近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2013年9月2014年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1联锁探测器故障引起踢束，修改剂量联锁软件时误把BL10I探测器写入。重新修改剂量联锁软件2013.10.11 踢束2因增强段与储存环PLC通信故障，中控无法进行TOPUP模式，且高能束流闸无法提起分别重启增强段与储存环的PLC机柜后正常2

5、013.11.26未导致踢束，但模式从TOPUP转到DECAY3中控PLC机柜主模块故障，导致注束从TOPUP转到DECAY重启了中控PLC主模块后正常2014.3.27未导致踢束，但模式从TOPUP转到DECAY影响到束流的故障3次： 1次踢束,剂量联锁故障；2次影响束流注束方式，部为PLC故障近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2013年9月2014年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1A2自动门门锁老化更换了新的门锁2013.8.14不影响束流2增强副电源厅UPS无法充电更换新的UPS后正常。2013.8.14不影响束流3A7门禁ACC控制器的网线、继电器老化更换新的

6、设备后正常使用。2013.8.15不影响束流4停电造成A3门禁柜内开关电源损坏更换新的开关电源后正常2013.10.17不影响束流5电网波动导致PLC通信故障，中控钥匙盒中钥匙无法拔下重启直线和中控PLC机柜后正常2014.1.15不影响束流6直线和储存环区域无法执行搜索指令。重启直线和储存环PLC后正常2014.4.22不影响束流近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2014年9月-2015年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1A7区域UPS故障短路导致踢束断开UPS，重新推上空气开关后恢复；UPS故障报修2014.9.4 踢束2中控PLC机柜UPS故障导致断电换上新的UP

7、S，重新推上空气开关后恢复2014.12.16未导致踢束，但模式从TOPUP转到DECAY3增强变电站UPS短路引起空气开关跳闸，联锁破坏，导致踢束断开UPS，重新推上空气开关后恢复；UPS故障报修2015.7.4踢束影响到束流的故障3次： 2次踢束；1次影响束流注束方式，全部为UPS故障近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2014年9月-2015年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1A8区域、增强变电站、储存环变电站各有1台UPS故障报警维修，共计3台2014.8.15不影响束流2储存换无法执行搜索通信故障，重启A8机柜后正常2014.12.30不影响束流3A7自动门刷卡

8、无响应门磁位置偏移导致无感应，调整并固定好门磁位置后正常2015.3.17不影响束流4储存换无法执行搜索通信故障，重启A8机柜后正常2015.5.12不影响束流近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2015年9月-2016年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1储存环A6区域从禁止进入模式转到控制进入模式，疑似PLC运行故障重新搜索A6区域建好联锁后正常2015.11.16踢束2储存环所有区域从禁止进入模式转到限制进入模式，疑似PLC运行故障手动将储存环所有区域转到禁止进入模式后正常2015.12.11踢束3储存环A6区域从禁止进入模式转到限制进入模式，线站人员误按急停按钮导致

9、手动转到禁止进入模式后正常2016.4.24踢束4由于误操作将储存环A6区域转到控制进入模式重新建好A6联锁后正常2016.7.11踢束 本年度安全联锁系统一共记录4次踢束，从上表中看出其中有两次是人员误操作导致，另外的两次可能是PLC软冗余运行的缺陷导致的，在长时间运行下，软冗余有时会使得程序混乱，导致死机等一些情况的发生。近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F2015年9月-2016年7月序号故障现象，原因说明恢复及排除情况时间备注1A2门禁没电更换A2门禁柜内变压器后正常2015.8.10不影响束流2增强端无法从限制进入模式转到禁止进入模式，门禁系统软件里A2控制器没有通讯直线变电站

10、A2门禁输出端电源插头松动，没有供电，重新插上后正常2016.2.24不影响束流3增强段靠近低能束流闸附近两处警铃不响警铃故障处对应的急停按钮底部接线错误，引起该路电流过大，保险丝烧掉，重新把急停按钮底座接线正确连接后正常2016.3.29不影响束流 平时运行中，某些故障可能导致无法运行，需要及时找出故障发生点，如果是部件故障引起的问题，发现后需要及时处理、更换，尽快恢复加速器运行近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F从故障次数来看，PLC故障统计次数共计18次，其中只有4次影响了加速器束流（2次造成踢束，2次影响注束方式），此类故障影响束流的概率为22，所以一般不会对加速器束流造成影响。

11、F故障原因基本为通信、软件故障，这和安全联锁系统采用软冗余运行方式有关，硬件方面引起的故障次数为0，无PLC硬件更换记录。F故障处理方式较为迅速方便，通过重启故障区域的PLC机柜就可以很快解决问题。F此类故障若不翻转到控制模式踢束，在被查找出后可迅速恢复。近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理FUPS故障，统计次数13次，其中有8次影响了加速器束流（5次造成踢束，3次影响注束方式），此类故障影响束流的概率为61.5，所以UPS故障很大可能会直接影响加速器运行。F故障原因通常为短路造成空气开关跳闸，破坏相关区域联锁，尤其在直线、增强变电站场所内，灰尘多，夏天温度高会对UPS运行造成极大的影响，

12、F处理方式为更换相关故障部件，设备修复后恢复供电。最后重新建立联锁，故障排除。此类故障因相关区域联锁被破坏，因此即使很快的发现解决了问题，由于需要重新搜索该区域，故障恢复时间较长。近几年常见故障及处理近几年常见故障及处理F门禁及其它方面，统计故障次数共计13次，其中没有故障影响到加速器的运行。F故障原因通常为门禁网线不通，或者相关硬件故障。F通常在平时做测试、巡测或解联锁、建联锁过程中发现此类故障，因此只要更换故障的部件即可解决问题。系统改进情况系统改进情况电源UPSAPC转换器设备电源1UPSAPC转换器设备电源2事件事件描述：描述： 原用图1的供电方式，图中APC转换器是一个支持两路输入的

13、的装置，图中上一路作为主输入而下一路作为冗余输入，电源来自就近的配电箱。 在这种情况下，当UPS发生短路故障时，就很可能会引起前端共用输入电源的空气开关跳闸，导致设备断电。改进改进情况情况：为了减少因UPS故障引起的断电，采取双独立电源的输入方式。图2是改进的供电方式，这种方式在UPS故障时不会影响到因外一路电源的供电。 在辐射防护系统继续使用UPS的情况下，采用图2的接线方式会让系统运行更加稳定，保证UPS故障短路引起的空气开关跳闸并不会让设备失电。关键是需要接电在不同的供电机柜和空气开关。系统改进情况系统改进情况F事件描述事件描述：各线站棚屋外有事故急停按钮，新来用户经常会错误当作线站的操

14、作按钮出现的错按现象，导致辐射安全状态反转，踢束停机。在没有系统锁存的情况下，不知道哪个线站错按，若无人主动承认，则成为无头案，造成的停机责任归结在辐射安全系统。F改进情况：改进情况：在在上位机软件界面增加了事件查看栏，一旦再有错按事件发生可及时了解到有关线站。F此事件查看栏也可查看是否有剂量联锁事件发生。系统升级扩容建议系统升级扩容建议F需要升级扩展的原因F 1、软冗余问题F 系统采用西门子S7-300CPU，进行了软冗余配置。即每个区域（直线，增强段，储存环）使有两个S7-300CPU，使用软件方式实现CPU互为冗余备份功能，当主CPU发生故障时，自动切换至从CPU。由于采用软件方式实现C

15、PU切换，容易出现如下问题。 切换过程中产生延时，如若此时安全联锁产生实时事件，系统将不能反应，可能会导致安全事故。 CPU状态判断有时会产生错误，即主CPU无问题，从CPU会错误的判断主CPU有问题，从而也转换为主CPU，此种情况发生可能和软冗余切换软件包有关，由于该切换包为封装软件包，由西门子德国总部的人编写，所以无法查明原因并修正。系统升级扩容建议系统升级扩容建议F 扩展性F采用软冗余系统在硬件配置上有许多限制 冗余空间较小： 由于采用软冗余技术，可供使用的冗余空间较小，受到位数限制，不利于以后扩充。 连续地址限制：由于采用软冗余技术，地址需要连续设置，如果在中间位置插入新输入输出卡件（存储环添加线站，会在位置最近的机柜中加入卡件），后续卡件的地址必须向后移位，相当于整个系统要重新进行配置，增加了大量的调试成本。系统升级扩容建议系统升级扩容建议F主要改造原则主要改造原则 直接使用西门子S7-412H实现硬件冗余，上述问题同样不再出现。 添加机柜：硬件冗余需投加硬件CPU(S7-412H套件),