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                                                 關鍵詞:NETWORK-6000；DCS；故障；分析處理

    周強（1969—）
男，浙江杭州人，工程師，從事熱控自動化技術工作。現為錢清發電廠設備部熱工主管，浙江省電力學會熱工專業委員會委員。

    錢清發電廠1號、2號機組分別于1999年和2002年投產，其中1號機組2001年進行了自動化改造，裝機容量125MW＋135MW。2臺機組分散控制系統均選用英國EUROTHERM公司的NETWORK-6000，實現DAS（數據采集系統）、模擬量控制系統（MCS）、協調控制協調（CCS）、順序控制協調（SCS）、爐膛安全監控系統(FSSS)和汽機跳閘保護系統(ETS)功能。考慮到現場設備比較分散，采用DCS+FCS控制方式。DCS采用C/S結構，整個系統由分散處理單元、I/O網絡和I/O模件、系統網絡、人機接口、控制網絡組成。 DCS控制系統運行至今，總體情況較好。但在使用過程中也遇到了一些問題，隨著控制系統使用時間的增加，部分電子設備開始老化性能衰退，控制器、網絡、操作員站出現故障，對機組安全運行造成影響，及時正確處理這些故障至關重要。
　　
1 故障現象和處理方法

    1.1 控制器

    NETWORK-6000控制器有3種類型：T103、T303、T940，它們應用場合不一樣，見表1。

    表1    控制器類型

   

    控制器故障主要有2種現象：

    （1）其中一個控制器退出同步，操作員站CRT上報警，顯示“XX控制器退出同步”；

    （2）冗余控制器均退出同步，則不僅CRT報警，而且該控制器對應的I/O點均顯示“？？”，運行人員不能了解設備運行狀態和操作設備。

    處理方法：手動按一下“primary”綠燈亮的主控T103的“force-synch”鍵或T940的“sync”鍵，強制另一個控制器同步運行。如果主從兩個控制器均退出同步，不能手動同步時，則需對控制器進行下載，組態下載在工程師站上操作。控制器恢復正常后，報警會自動消失。

    從長時間運行情況來看，T103和T303工作比較可靠，很少出問題，而T940的故障率就比較高。T940有多個版本，我們在使用中發現V3.4版本的穩定性明顯要比V2.1、V3.1等版本要好，EUROTHERM公司新推出的T940X控制器綜合性能、穩定性又有了很大提高。所以我們陸續升級了全廠T940的版本至V3.4，公用系統2對控制器采用T940X V4.6，完成升級后，T940控制器故障率大幅下降。

    1.2 控制網絡

    主機DCS網絡主要有兩層：ALIN控制網和Ethernet系統網絡，均為冗余配置。ALIN網用于連接DCS各個控制器和服務器，Ethernet網連接操作員站和服務器。兩層網絡功能不同，其中ALIN網很重要，ALIN網絡的硬件設備是MODHUB交換機，它連接T103、T303、T940控制器和服務器，目的是將各個控制器與服務器內部的PCALIN卡進行數據傳輸，并通過服務器接受操作員站的指令。每臺機組由2臺48口和2臺24口MODHUB交換機組成， 48口MODHUB主要連接鍋爐側和ETS（1＃機組）、給泵等控制器，24口主要連接汽機側（1＃機組包括循泵等公用系統）控制器。

    MODHUB交換機由機架和EXP-TPS模塊組成。每個EXP-TPS有4個網絡端口，可連接4個控制器。正常工作時，MODHUB機架右側有4個指示燈，“Recon”燈不亮，其它3個指示燈常亮，同時連接控制器的EXP-TPS端口對應指示燈會常亮（工程師站的2塊網卡連接至EXP-TPS端口的指示燈，在工程師站不工作時，指示燈不亮）。ALIN網由于其自身的特殊性，當某個網絡模塊端口發生故障時，不能完全隔離故障點，會影響整個ALIN網的數據傳輸，造成操作員站CRT部分顯示數據為“？？”，“網絡故障”報警，影響運行人員對設備的監視和操作。我們在CRT畫面上制作了ALIN網絡診斷圖，通過日常巡檢來了解ALIN網絡的工作情況，如圖1所示。

    從圖中可以看到連接控制器的ALIN網絡端口都有編號，正常情況下“MyRecon”應該是0，如果看到診斷圖上某個端口“MyRecon”有大于0的數字或數字在不斷增大，此時“Recon”列數字也不斷增大，說明網絡有故障。再觀察MODHUB交換機EXP-TPS模塊哪個端口指示燈在閃爍，閃爍表示該端口網絡不穩定，不斷重構網絡通訊，不停地向網絡發送大量數據包，造成網絡負荷率大幅上升，影響其它控制器數據的正常傳輸。據此可判斷是EXP-TPS網絡模塊故障引起，找到故障模塊后馬上更換，更換前應確認故障模塊是安裝在主控MODHUB交換機還是后備MODHUB交換機，如果是主控交換機則將故障模塊對應的控制器切換至后備，然后更換。更換完成后，觀察系統是否恢復正常，如果正常，將切換過的控制器恢復原來狀態。如果網絡不正常，一時又找不到故障點，CRT上數據出現大面積的“？”，應立即將主控與后備MODHUB交換機之間的一根連接線拔下，這樣就不會影響連接至交換機上所有控制器的數據傳輸，只有少量T303數據不能傳輸，避免故障擴大，然后再查找故障點。

    ALIN網絡故障主要是EXP-TPS模塊損壞引起，故障一般都有先兆，可以在網絡診斷圖上查看數字變化了解網絡狀況。如果網絡故障不及時處理，會造成冗余控制器切換，嚴重時甚至造成冗余控制器均退出同步，后果很嚴重。所以平時要重視對網絡診斷圖、MODHUB交換機工作狀況的檢查，發現網絡有不穩定現象及時處理。

    Ethernet網絡隨著技術的不斷發展，硬件設備可靠性大大提高，所以以太網出問題概率很小。2＃機組曾遇到過2臺DCS操作員站畫面經常在操作過程中突然退出，重新安裝應用軟件仍無效，查找網上其它鄰近計算機也時有時無，判斷是其中一臺以太網交換機不穩定，更換后系統恢復正常。以太網交換機具有端口故障隔離功能，所以端口故障不會影響整個網絡。

    結合現場實際情況，采用了現場總線技術，T940控制器與現場FCS機柜用光纜連接，通訊協議為Profibus-DP。出現通訊故障的主要原因是RJ45網絡接頭松動、接觸不好，光纖跳線斷裂，處理時根據CRT上報警提示，找到2500機架或光電轉換器，重新制作RJ45網絡接頭、更換光纖跳線即可解決。

    1.3 工控機

    工控機是人機交互的一個重要設備，由于工控機長期連續運行，隨著時間的推移，工控機發生故障的頻率逐漸增加。工控機故障的表現主要是死機、無法啟動、網絡不通等現象。處理方法從軟硬件兩方面著手。

    （1）對于死機、無法啟動等現象，首先重啟工控機，一般即可恢復正常。如果不能重啟，檢查硬盤是否完好，確認硬盤正常，說明是某些軟件文件被破壞，需重新安裝操作系統和應用軟件。如果是硬盤損壞，則更換硬盤，重裝軟件。從使用情況看，硬盤的故障率最高。更換硬盤、重裝軟件比較花費時間，所以可以用RAID 1作為工控機的存儲方式，當硬盤損壞時，更換新硬盤，RAID卡會自動將備份數據導入新硬盤，維護很方便。缺點是費用高，首次安裝調試比較復雜。我們將重要設備改為這種存儲方式，如DCS服務器，這樣歷史數據存儲、調用速度和安全性得到很大提高。

    （2）網絡不通。重點檢查網絡設置和網卡。用“ipconfig”命令檢查網絡設置，如果網絡設置正確，再檢查網絡接插件是否接觸良好，用“ping”命令檢查與鄰居計算機的連接情況，如果不通，是網卡損壞，更換網卡。

    （3）工控機不斷重啟，應該檢查CPU散熱風扇和底座。一般是散熱風扇停運或風扇底座破裂，造成散熱面與CPU之間有間隙，影響散熱使CPU溫度過高，引起工控機工作不穩定不斷重啟。找到故障點更換即可。

    工控機的故障現象多種多樣，根據缺陷統計分析，主要原因是散熱不好、硬盤損壞引起，所以一定要定期更換工控機濾網，做好數據備份和備品備件工作。

2 故障處理注意事項

    控制器不能手動同步時，可以將對應的24V電源插頭拔下，斷電數分鐘后再上電，一般控制器能夠恢復同步。如果手動和斷電都不能使控制器恢復，則需對該控制器組態進行下載，可恢復同步。下載前，一定到對該控制器組態進行存盤，保存當前數據，然后再下載，避免運行設備誤動。

    如果控制器損壞，在換上新控制器前，需檢查新控制器內存是否有文件，如有則清空所有文件，避免控制器內部殘留的文件，與拷入后的組態文件發生沖突，造成控制器工作不正常。

    ALIN網故障更換網絡模塊前，如果更換是主控MODHUB交換機模塊，應將操作員站網絡指向切換至后備服務器，手動切換控制器后，斷開2臺交換機連接線，再更換模塊。這樣做的目的是處理網絡故障時，盡量減少更換網絡模塊對整個DCS網絡的影響，確保運行人員仍能監視和操作設備。

    平時要做好工控機數據備份工作，用ghost軟件將C盤備份，拷貝刻錄成光盤。當工控機硬盤故障時，換上新硬盤，再用ghost軟件恢復光盤備份，可以節省大量時間，做到快速有效恢復系統。

3 建議

    DCS控制器主要有3種，其中T940控制器穩定性相對較差，從解體T940來看，內部采用散熱風扇，并在風扇上安裝了不銹鋼濾網。長時間使用會有大量灰塵堆積在濾網上，堵塞了濾網孔，造成散熱不好，控制器溫度升高，這也是T940控制器工作不穩定的一個重要因素。所以定期清理不銹鋼濾網很重要，方法很簡單，用一把1寸左右的毛刷對控制器頂部和底部的濾網進行清掃后，用手觸摸控制器表面，可以明顯感覺到溫度下降，是非常行之有效的維護方法。

    隨著網絡技術的不斷發展，工業以太網交換機已經廣泛應用于各種場合，它采用全雙工通信，保證了網絡帶寬的最大利用率和最好的實時性能，還具有較高的抗干擾能力，硬件設備密封性好，堅固、抗震動。而我們現在DCS以太網交換機使用的還是商用級，它采用的CSMA／CD介質訪問控制方式，其本質上是非實時的，交換機內部采用多個風扇散熱，存在網絡數據量大有瓶頸現象、可靠性不高等問題。所以DCS以太網交換機改用工業級，將極大提高整個系統實時性和可靠性，特別是新建機組，可以要求DCS廠家直接配置工業級以太網交換機。

4  結束語

    針對DCS發生的故障，我們熱工技術人員要沉著冷靜，善于總結分析、膽大心細，在最短時間內排除故障，將故障危害降到最低程度。