大唐乌沙山DCS系统应用维护情况交流.pdf
大唐乌沙山电厂 DCS 系统应用维护情况交流 冯博 罗新宇 大唐浙江乌沙山发电有限公司 1 DCS 系统简述 大唐浙江乌沙山发电有限公司一期工程 4×600MW 工程采用上海福克斯波罗公司提供的 I/A Series 系统，实现了一体化设计，共包括 MCS、SCS、DAS、FSSS、DEH、ETS、MEH 七个系 统。每台机组配置 22 对 CP60 控制处理机，4 台操作员站，2 台工程师站；二台机组作为一个单元 配置 2 对 CP60 控制处理机，1 台工程师站组成单元公用系统控制系统，并分别与相邻机组 DCS 系 统连网。DCS 系统操作员站与工程师站均采用 SUN 公司 UNIX 系统，能有效防止 Windows 病毒的 攻击，每台机组实际配置点数为机组 I/O+远程 I/O=10196 点。 2 DCS 系统故障分类描述 自 2006 年机组正式投产以来 DCS 系统整体表现性能较为稳定，可靠；但是也发生过多次较为 严重的异常现象， 由于处理及时得力没有对机组正常运行造成不利的后果。 我公司 DCS 系统故障按 照设备类型可以分为四类： 2.1 FBM I/O 卡件故障： （1） 机组投厂初期各台机组部分 FBM 卡件频繁报警 A 路或 B 路通讯故障，更换备件后不 在报警；由于 FBM 为 A/B 路冗余通讯配置，故没有对正常运行造成影响。厂家对该故障解释为上 述报故障的卡件是由于出厂上电烧卡时间过短造成的，只存在个别卡件中，不影响使用。2007 年中 对故障卡件更换完毕后该类故障基本不在发生。 （2） FBM201 8AI 与 FBM204 4AI/4AO 模拟量卡每年会发生二起左右通道故障，故障通道 信号线 4- 20MA 电流正常， 但是 DCS 显示该通道信号为坏点。 需将信号线更换到备用通道恢复信号 正常，条件许可的情况下可以直接更换 FBM 卡件恢复正常。我厂所采用的 FBM 智能卡件均采取单 点 A/D 隔离技术，卡件单个信号通道的故障不会影响到其它相邻通道。上述卡件通道故障发生的原 因为卡件本身的质量问题。 2.2 FIELD BUS 通讯回路故障： （1） 设备报警 FIELD BUS 通讯回路 A 路或者 B 路故障， 在 SYSTEM 中进行手动强制网络 切换不能成功， 就地观察 FCM 卡件四个通讯指示灯熄灭不再闪烁， 更换 FCM 备件后系统恢复正常。 故障原因为 FCM 质量问题。 （2） CP12 和公用 CP01 下都设置了远程 I/O 点，远程 I/O 与 CP 通讯采用光纤方式，就是 在 FIELD BUS 回路上设置了光电转换器，远程 I/O 机柜内部还是采用 FCM 同轴电缆通讯方式。通 过一段时间的应用上述 CP 控制处理机经常报警 FIELD BUS 通讯回路 A 路或者 B 路故障，但是很 快就自修复；故障频繁报警一段时间后会导致 FCM 通讯卡故障，更换备件后正常一段时间，过一段 时间后依然发生此前的故障现象。最后经过更换 FIELD BUS 回路上的光电交换机才消除了该故障， PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 www.fineprint.cn FCM 也不在损坏。经过一段时间的应用我们认为原配的 FOXBORO 光电交换器可靠性差，平均使 用一年后就会发生故障， 导致 FIELD BUS 回路通讯故障； 我们将之改造为更加可靠的赫斯曼光电转 换器近二年来没有发生一起类似的故障。 2.3 NODE BUS 节点总线通讯故障： 大唐浙江乌沙山发电有限公司 2，3 号机组发生过数起 DCS 网络人机界面瘫痪事故，故障前机 组运行一切正常，发生后操作员站画面切换与操作速度首先变慢，接着参数点大面积出现蓝点（参 数点通讯故障现象） ；但是此时 CP 控制器与 FBM 卡件运行正常。故障状态下对 DCS 系统进行 NODEBUS 测试不能成功， 需将工程师站重启动后方能恢复正常。 该类故障发生的原因是我厂 DCS 系统 NODEBUS 与 CP 的负荷率均偏高，导致在运行一段时间后容易发生由于数据通讯错误，致使 节点总线通讯负荷进一步加大，直至阻塞，从而导致操作员站与工程师站等人机界面发生瘫痪的异 常事件。 为了避免该类型故障再次发生我们也针对性的做了一些工作： （1） 优化节点总线网络接入方式： 按照 I/A Series 系统的硬件说明一个 NODE BUS 节点总线 基于总线上的阻抗负荷， 一个节点中的每段最多允许的物理组件数为 32 个， 所有容错或冗余对计算 为 2 个组件，节点总线扩展组件对也计算为 2 个组件。我公司单台机组节点总线分为 2 段，1、4 号 机组每段带 11 对冗余 CP，也就是说加上 NCNI 扩展卡每段物理组件数为 24；而 2、3 号机组一段 带 15 对冗余 CP，另一段带 7 对冗余 CP；最大的一段加上 NCNI 扩展卡物理组件数达到了 32 的上 限，且该段中包括了负荷最重的 MCS 和 DAS 的 CP。所以，CP 卡件接入节点总线方式的不合理一 定程度上加重了节点总线的负担。我们按照 1、4 号机组的节点分布对 2、3 号机组进行了优化。 （2） 优化 SIS 系统数据读取程序：原 SIS 数据库软件采用 SIS 厂家自己开发的软件，采样死 区，采用周期均较小，没有采用例外报告的形式对数据进行读取，占用了大量的节点总线负荷；曾 经在 2 号机组停机时进行试验，SIS 系统开启时节点总线负荷达到了 17%，SIS 关闭后节点总线负 荷为 8%；SIS 占用节点负荷达 6%。而 I/A Series 系统一般要求系统节点总线负荷在高峰通讯期间 不超过 15%。针对这个问题我们将 SIS 数据采集程序改为 FOXBORO 公司自己开发的程序，它充 分利用了 I/A Series 系统的特点，提高了软件兼容性，占用节点总线负荷大大降低。 （3） 优化配置 CP 控制处理机组态点分布：按照 I/A Series 系统的要求单个 CP 内与其它 CP 的通讯点数一般不能超过 300 点，而我公司某些 DAS 系统 CP 通讯点最高达到了近 1500 余点，远 超过设计值，不但加重了 CP 的负担，由于通讯流量和错误率的上升也造成了节点总线负荷的增加。 我们对不使用的组态点进行删除，对需要使用的组态点尽量更换到其它相关的 CP 去，将单个 CP 的通讯点控制到 300 以内。 （4） 纠正节点总线 A/B 网接入方式：通过检修期间的 DCS 网络切换试验发现接入节点总线 SWITCH 交换机的 NCNI 和 RCNI 存在 A/B 网光纤接入错误的问题，一旦 NODE BUS 单网运行的 情况下，涉及的 CP 或人机界面会首先出现通讯故障，经过一段时间后会导致其它人机界面出现类 似的通讯故障。 我们对上述安装问题进行纠正后， DCS 网络切换正常。 由于 I/A Series 系统的 NODE BUS 节点总线采用 IEEE 802.3 协议，使用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)，在 A/B 网 络 SWITCH 交换机中定义了相关 IP 地址和网络信息，如果某些 NCNI 和 RCNI 存在 A/B 网接入错 误，在 A/B 均正常的情况下，同样的信息会在 A/B 网回路上均来回一次，虽然最终被接收，但是加 重了节点通讯负荷；一旦出现单网运行的情况，对应的人机界面或 CP 不能正确接收或发送信息， 错误信息的增多经过一段时间后加重整个节点总线的负荷，最终导致其它正常的人机界面通讯速度 也降低。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 www.fineprint.cn 2.4 CP 控制处理机故障： （1）MCS 系统的 CP 处理机由于负荷偏高，出现单 CP 离线故障后某些情况下不能自动复位， 人工单 CP 硬复位也不能成功；需要检修时进行双 CP 复位，才能恢复故障。 （2） FIELD BUS 回路的 FCM 故障频繁发生会导致对应的 CP 控制处理机单 CP 离线， 需在处 理完毕 FIELD BUS 回路通讯故障后，单 CP 硬复位下线 CP 恢复正常。 3 典型案例 1）2007 年 11 月 28 日 2 号机组 MCS 系统的 CP2001 单 CP 下线导致节点总线上通讯负荷过 大，协调以及给水画面蓝点无法操作和监视，无法进入 SYSTEM ，AW2001 和 WP2001- WP2004 进行重新启动后， 仍不能解决， 紧急与网调申请， 保持 580MW 负荷稳定不变， 并立即通知 FOXBORO 公司派专门服务工程师到现场，对下线的 CP 单 CP 硬复位后恢复正常。 2） 2007 年 12 月 12 日 1 号机组 CP1001 单 CP 下线且无法自动上线， 单 CP 硬复位不能成功， 该 CP 失去容错。此后利用机组检修时机进行双 CP 硬复位后恢复正常。 3） 2007 年 12 月 18 日 1 号机组 CP1006 单 CP 下线且无法自动上线， 单 CP 硬复位不能成功， 该 CP 失去容错。此后利用机组检修时机进行双 CP 硬复位后恢复正常。 4）2007 年 07 月 13 日 2 号机组 CP2012 报警 FCM A/B 线故障，单 CP 下线。所辖循环水泵 系统画面出现蓝点，失去监视和操作，更换 FCM 后未能恢复正常，由于该 CP 涉及远程 I/O 点，更 换光电交换器后恢复正常。 5）2008 年 01 月 10 日 3 号机组 CP3016- cp3022 下所带的 FBM 和 FCM 都不能正常显示，系 统报警红色，操作员站和工程师站速度变慢，7 对 CP 所带的设备数据无法上传，机侧的 TSI,DEH,ETS 以及电气的 ECS 画面蓝点，运行人员失去监视和调整。重新启动 AW3001 工程师站 后恢复正常。 6）2008 年 04 月 24 日 4 号机组 CP4004- CP4007 矩阵电源的第一块电源（二路电源进线，共 四块电源）故障。重新插拔电源后不能恢复，将故障电源拔出，更换备件后恢复正常。 7、2008 年 03 月 02 日 3 号机组 CPB001 报警 FCM A 线故障，单 CP 下线。更换 FCM 后未 能恢复正常，由于该 CP 涉及远程 I/O 点，更换光电交换器后恢复正常。 7、2008 年 05 月 26 日 2 号机组早 07 时 30 分左右接当值运行人员通知 2 号机组 SIS 系统停 止工作,协调系统历史数据停止更新,WP2003操作员站DCS画面监视点数据失去,无法进行监视和操 作,剩余操作员站速度相对变慢,但是目前还不影响监视和操作,机组稳定运行,各项自动调节正常. 故 障发生后，热工人员迅速赶到现场，发现现场情况与运行人员描述基本一致,在工程师站 AW2001 检 查发现系统报警 BAD CBL B(CABLE 总线 B 路故障),B 路光纤交换机信号 TX,RX 信号灯无信号传输 显示.按照之前的处理经验重新启动工程师站 AW2001 后恢复正常，为了进一步消除隐患，利用检修 时对 B 路的 SWITCH 进行了更换。 8）2008 年 09 月 02 日 4 号机组 CP4009 下所管辖设备点周期性由蓝底变为正常，CP 自动下 线，报警 FCM A/B 线故障，更换 FCM，硬复位下线 CP 后恢复正常。 9）2009 年 09 月 29 日 3 号机组停机检修 DCS 系统通讯网络冗余切换试验中，负荷 143MW， 通过断开A路光纤交换机电源的方式切断了DCS系统NODEBUS A路网络， 工程师站涉及CP3019， CP3018 的参数出现通讯蓝点，画面切换异常缓慢，操作员站情况类似。恢复 A 路光纤交换机电源， 在 AW3001 工程师站 SYS MGM 中进行 NODEBUS TEST 不能恢复网络，故障现象依然保持，直 到重新启动 AW3001 后，系统恢复正常，整个过程中 CP 工作正常，但是与 AW，WP 站通讯出现 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 www.fineprint.cn 瘫痪。检查过程中发现负责 CP3018 等 CP 的节点总线接入卡 NCNI 的 A/B 路拨码与实际接线不一 致，重新拨码后，再次对 A/B 光纤交换机进行断电，次前的故障不再出现，但是画面切换有比较之 前有比较明显的变慢，其它功能一切正常。所以，基本判断此前冗余试验的失败是由于该对 NCNI 拨码错误所导致。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 www.fineprint.cn
