控制网

                                                 关键词:NETWORK-6000；DCS；故障；分析处理

    周强（1969—）
男，浙江杭州人，工程师，从事热控自动化技术工作。现为钱清发电厂设备部热工主管，浙江省电力学会热工专业委员会委员。

    钱清发电厂1号、2号机组分别于1999年和2002年投产，其中1号机组2001年进行了自动化改造，装机容量125MW＋135MW。2台机组分散控制系统均选用英国EUROTHERM公司的NETWORK-6000，实现DAS（数据采集系统）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制协调（CCS）、顺序控制协调（SCS）、炉膛安全监控系统(FSSS)和汽机跳闸保护系统(ETS)功能。考虑到现场设备比较分散，采用DCS+FCS控制方式。DCS采用C/S结构，整个系统由分散处理单元、I/O网络和I/O模件、系统网络、人机接口、控制网络组成。 DCS控制系统运行至今，总体情况较好。但在使用过程中也遇到了一些问题，随着控制系统使用时间的增加，部分电子设备开始老化性能衰退，控制器、网络、操作员站出现故障，对机组安全运行造成影响，及时正确处理这些故障至关重要。
　　
1 故障现象和处理方法

    1.1 控制器

    NETWORK-6000控制器有3种类型：T103、T303、T940，它们应用场合不一样，见表1。

    表1    控制器类型

   

    控制器故障主要有2种现象：

    （1）其中一个控制器退出同步，操作员站CRT上报警，显示“XX控制器退出同步”；

    （2）冗余控制器均退出同步，则不仅CRT报警，而且该控制器对应的I/O点均显示“？？”，运行人员不能了解设备运行状态和操作设备。

    处理方法：手动按一下“primary”绿灯亮的主控T103的“force-synch”键或T940的“sync”键，强制另一个控制器同步运行。如果主从两个控制器均退出同步，不能手动同步时，则需对控制器进行下载，组态下载在工程师站上操作。控制器恢复正常后，报警会自动消失。

    从长时间运行情况来看，T103和T303工作比较可靠，很少出问题，而T940的故障率就比较高。T940有多个版本，我们在使用中发现V3.4版本的稳定性明显要比V2.1、V3.1等版本要好，EUROTHERM公司新推出的T940X控制器综合性能、稳定性又有了很大提高。所以我们陆续升级了全厂T940的版本至V3.4，公用系统2对控制器采用T940X V4.6，完成升级后，T940控制器故障率大幅下降。

    1.2 控制网络

    主机DCS网络主要有两层：ALIN控制网和Ethernet系统网络，均为冗余配置。ALIN网用于连接DCS各个控制器和服务器，Ethernet网连接操作员站和服务器。两层网络功能不同，其中ALIN网很重要，ALIN网络的硬件设备是MODHUB交换机，它连接T103、T303、T940控制器和服务器，目的是将各个控制器与服务器内部的PCALIN卡进行数据传输，并通过服务器接受操作员站的指令。每台机组由2台48口和2台24口MODHUB交换机组成， 48口MODHUB主要连接锅炉侧和ETS（1＃机组）、给泵等控制器，24口主要连接汽机侧（1＃机组包括循泵等公用系统）控制器。

    MODHUB交换机由机架和EXP-TPS模块组成。每个EXP-TPS有4个网络端口，可连接4个控制器。正常工作时，MODHUB机架右侧有4个指示灯，“Recon”灯不亮，其它3个指示灯常亮，同时连接控制器的EXP-TPS端口对应指示灯会常亮（工程师站的2块网卡连接至EXP-TPS端口的指示灯，在工程师站不工作时，指示灯不亮）。ALIN网由于其自身的特殊性，当某个网络模块端口发生故障时，不能完全隔离故障点，会影响整个ALIN网的数据传输，造成操作员站CRT部分显示数据为“？？”，“网络故障”报警，影响运行人员对设备的监视和操作。我们在CRT画面上制作了ALIN网络诊断图，通过日常巡检来了解ALIN网络的工作情况，如图1所示。

    从图中可以看到连接控制器的ALIN网络端口都有编号，正常情况下“MyRecon”应该是0，如果看到诊断图上某个端口“MyRecon”有大于0的数字或数字在不断增大，此时“Recon”列数字也不断增大，说明网络有故障。再观察MODHUB交换机EXP-TPS模块哪个端口指示灯在闪烁，闪烁表示该端口网络不稳定，不断重构网络通讯，不停地向网络发送大量数据包，造成网络负荷率大幅上升，影响其它控制器数据的正常传输。据此可判断是EXP-TPS网络模块故障引起，找到故障模块后马上更换，更换前应确认故障模块是安装在主控MODHUB交换机还是后备MODHUB交换机，如果是主控交换机则将故障模块对应的控制器切换至后备，然后更换。更换完成后，观察系统是否恢复正常，如果正常，将切换过的控制器恢复原来状态。如果网络不正常，一时又找不到故障点，CRT上数据出现大面积的“？”，应立即将主控与后备MODHUB交换机之间的一根连接线拔下，这样就不会影响连接至交换机上所有控制器的数据传输，只有少量T303数据不能传输，避免故障扩大，然后再查找故障点。

    ALIN网络故障主要是EXP-TPS模块损坏引起，故障一般都有先兆，可以在网络诊断图上查看数字变化了解网络状况。如果网络故障不及时处理，会造成冗余控制器切换，严重时甚至造成冗余控制器均退出同步，后果很严重。所以平时要重视对网络诊断图、MODHUB交换机工作状况的检查，发现网络有不稳定现象及时处理。

    Ethernet网络随着技术的不断发展，硬件设备可靠性大大提高，所以以太网出问题概率很小。2＃机组曾遇到过2台DCS操作员站画面经常在操作过程中突然退出，重新安装应用软件仍无效，查找网上其它邻近计算机也时有时无，判断是其中一台以太网交换机不稳定，更换后系统恢复正常。以太网交换机具有端口故障隔离功能，所以端口故障不会影响整个网络。

    结合现场实际情况，采用了现场总线技术，T940控制器与现场FCS机柜用光缆连接，通讯协议为Profibus-DP。出现通讯故障的主要原因是RJ45网络接头松动、接触不好，光纤跳线断裂，处理时根据CRT上报警提示，找到2500机架或光电转换器，重新制作RJ45网络接头、更换光纤跳线即可解决。

    1.3 工控机

    工控机是人机交互的一个重要设备，由于工控机长期连续运行，随着时间的推移，工控机发生故障的频率逐渐增加。工控机故障的表现主要是死机、无法启动、网络不通等现象。处理方法从软硬件两方面着手。

    （1）对于死机、无法启动等现象，首先重启工控机，一般即可恢复正常。如果不能重启，检查硬盘是否完好，确认硬盘正常，说明是某些软件文件被破坏，需重新安装操作系统和应用软件。如果是硬盘损坏，则更换硬盘，重装软件。从使用情况看，硬盘的故障率最高。更换硬盘、重装软件比较花费时间，所以可以用RAID 1作为工控机的存储方式，当硬盘损坏时，更换新硬盘，RAID卡会自动将备份数据导入新硬盘，维护很方便。缺点是费用高，首次安装调试比较复杂。我们将重要设备改为这种存储方式，如DCS服务器，这样历史数据存储、调用速度和安全性得到很大提高。

    （2）网络不通。重点检查网络设置和网卡。用“ipconfig”命令检查网络设置，如果网络设置正确，再检查网络接插件是否接触良好，用“ping”命令检查与邻居计算机的连接情况，如果不通，是网卡损坏，更换网卡。

    （3）工控机不断重启，应该检查CPU散热风扇和底座。一般是散热风扇停运或风扇底座破裂，造成散热面与CPU之间有间隙，影响散热使CPU温度过高，引起工控机工作不稳定不断重启。找到故障点更换即可。

    工控机的故障现象多种多样，根据缺陷统计分析，主要原因是散热不好、硬盘损坏引起，所以一定要定期更换工控机滤网，做好数据备份和备品备件工作。

2 故障处理注意事项

    控制器不能手动同步时，可以将对应的24V电源插头拔下，断电数分钟后再上电，一般控制器能够恢复同步。如果手动和断电都不能使控制器恢复，则需对该控制器组态进行下载，可恢复同步。下载前，一定到对该控制器组态进行存盘，保存当前数据，然后再下载，避免运行设备误动。

    如果控制器损坏，在换上新控制器前，需检查新控制器内存是否有文件，如有则清空所有文件，避免控制器内部残留的文件，与拷入后的组态文件发生冲突，造成控制器工作不正常。

    ALIN网故障更换网络模块前，如果更换是主控MODHUB交换机模块，应将操作员站网络指向切换至后备服务器，手动切换控制器后，断开2台交换机连接线，再更换模块。这样做的目的是处理网络故障时，尽量减少更换网络模块对整个DCS网络的影响，确保运行人员仍能监视和操作设备。

    平时要做好工控机数据备份工作，用ghost软件将C盘备份，拷贝刻录成光盘。当工控机硬盘故障时，换上新硬盘，再用ghost软件恢复光盘备份，可以节省大量时间，做到快速有效恢复系统。

3 建议

    DCS控制器主要有3种，其中T940控制器稳定性相对较差，从解体T940来看，内部采用散热风扇，并在风扇上安装了不锈钢滤网。长时间使用会有大量灰尘堆积在滤网上，堵塞了滤网孔，造成散热不好，控制器温度升高，这也是T940控制器工作不稳定的一个重要因素。所以定期清理不锈钢滤网很重要，方法很简单，用一把1寸左右的毛刷对控制器顶部和底部的滤网进行清扫后，用手触摸控制器表面，可以明显感觉到温度下降，是非常行之有效的维护方法。

    随着网络技术的不断发展，工业以太网交换机已经广泛应用于各种场合，它采用全双工通信，保证了网络带宽的最大利用率和最好的实时性能，还具有较高的抗干扰能力，硬件设备密封性好，坚固、抗震动。而我们现在DCS以太网交换机使用的还是商用级，它采用的CSMA／CD介质访问控制方式，其本质上是非实时的，交换机内部采用多个风扇散热，存在网络数据量大有瓶颈现象、可靠性不高等问题。所以DCS以太网交换机改用工业级，将极大提高整个系统实时性和可靠性，特别是新建机组，可以要求DCS厂家直接配置工业级以太网交换机。

4  结束语

    针对DCS发生的故障，我们热工技术人员要沉着冷静，善于总结分析、胆大心细，在最短时间内排除故障，将故障危害降到最低程度。