淺析西門子TXP分散控制系統網絡故障及處理

摘 要：文章講述了西門子TELEPERM XP分散控制系統結構及功能，重點分析了其網絡故障方式、現象以及對網絡故障的處理方法。

關鍵詞：TXP；分散控制系統；網絡；工廠總線；終端總線

1 TELEPERM XP控制系統簡介

TELEPERM XP分散控制系統（以下簡稱TXP），是德國西門子電站自動化有限公司專門為電廠開發設計的控制系統。該分散控制系統主要由五大部分組成，分別是：實現過程自動控制的自動控制系統（AS620）；實現操作和監視的中央過程控制和信息處理系統（OM650）；實現系統組態和設計的工程師系統（ES680）；用于系統狀態診斷和故障分析的診斷系統（DS670）；以及連接所有設備的SINEC總線系統。

2 TELEPERM XP總線系統介紹

TXP總線系統包括工廠總線和終端總線，均為通過光纜建立的局域以太網，采用標準的TCP/IP協議。傳輸速率為100M/秒。工廠總線擔負AP控制器之間及AP控制器與PU服務器之間的通訊任務，它為工業以太網，遵循ISO/OSI的七層結構建立起來的國際標準通訊協議。終端總線負責操作員站OT、工程師站ES與PU服務器、SU服務器之間的通訊。

TXP分散控制系統的總線網絡具有高傳輸容量、高可靠性、單故障冗余等特點。以下將分別介紹工廠總線和終端總線的故障方式、故障現象及故障處理。

3 工廠總線網絡冗余失去處理

3.1 故障現象

（1）操作員站ASD報警畫面出現工廠總線網絡故障報警；DCS運行狀態正常，不影響運行人員對機組的監視和操作。（2）工廠總線虛擬冗余開關設置的OSM網絡裝置RM燈亮，總線網絡冗余失去；單個或多個OSM網絡裝置FAULT故障燈亮。

3.2 故障原因

（1）OSM網絡裝置故障；（2）OSM網絡裝置總線光纖接口故障；（3）總線單路光纖損壞，此路通訊中斷。

3.3 故障后果

（1）DCS工廠總線網絡冗余失去，系統可靠性降低；（2）單路網絡保持正常工作，不影響網絡上所有設備的正常運行。

3.4 故障處理

（1）檢查工廠總線各OSM網絡裝置工作指示燈狀態，確定故障OSM或光纖；（2）在作檢查處理前，做好隔離措施，避免影響另一路網絡的正常工作；（3）檢查FAULT燈亮的OSM，FAULT燈亮表示OSM中有網絡端口通訊中斷或OSM故障；查看兩個總線光纖端口狀態指示燈，指示燈滅表示端口無數據通過，通訊中斷，優先考慮更換此端口連接的光纖；（4）更換光纖后，FAULT燈仍然亮著，則考慮OSM裝置故障；對此OSM上所有連接設備進行分析，評估更換OSM時影響機組正常運行的程度，如果風險太高，建議維持單路網絡運行，待機組停機時再作更換工作。

4 工廠總線網絡癱瘓處理

4.1 故障現象

（1）機組跳閘；操作員站畫面變紅，失去監視。（2）工廠總線OSM網絡裝置電源指示燈滅或FAULT燈亮；工廠總線OSM網絡裝置流量指示燈全黃。

4.2 故障原因

（1）外部設備接入，引起工廠總線網絡風暴；（2）OSM網絡裝置供電失去；（3）OSM網絡裝置故障。

4.3 故障后果

（1）工廠總線網絡癱瘓，各AP控制器間通訊中斷，保護誤動機組跳閘；（2）操作員站畫面變紅，運行人員對機組參數和設備失去監視和控制。

4.4 故障處理

（1）工廠總線OSM網絡裝置供電失去時，檢查網絡裝置OSM的供電回路，查找故障點，恢復供電；當DCS全部電源失去時，參考《DCS全部電源失去應急處置方案》進行處理；（2）當工廠總線網絡裝置故障時，檢查事件歷史記錄，查找網絡故障原因；檢查OSM網絡裝置指示燈，FAULT燈亮表示故障，RM燈亮時表示網絡中斷，冗余失去；當OSM故障時，更換OSM網絡裝置；當網絡中斷故障時，查找故障點，更換連接光纖；（3）當網絡風暴引起網絡癱瘓時，檢查工廠總線是否有外部設備接入，斷開外部設備；檢查控制柜CP1430通訊模件指示燈，RUN燈亮表示正常，STOP燈亮表示故障；檢查工廠總線各網絡接線是否有虛接、松動現象，確定其連接牢固、接觸良好；斷開工廠總線所有OSM網絡裝置供電電源，然后逐臺送電重啟。

5 終端總線網絡冗余失去處理

5.1 故障現象

（1）操作員站ASD報警畫面出現終端總線網絡故障報警；DCS運行狀態正常，不影響運行人員對機組的監視和操作。（2）終端總線虛擬冗余開關設置的OSM網絡裝置RM燈亮，總線網絡冗余失去；單個或多個OSM網絡裝置FAULT故障燈亮。

5.2 故障原因

（1）OSM網絡裝置故障；（2）OSM網絡裝置總線光纖接口故障；（3）總線單路光纖損壞，此路通訊中斷。

5.3 故障后果

（1）DCS終端總線網絡冗余失去，系統可靠性降低；（2）單路網絡保持正常工作，不影響網絡上所有設備的正常運行。

5.4 故障處理

（1）檢查終端總線各OSM網絡裝置工作指示燈狀態，確定故障OSM或光纖；（2）在作檢查處理前，做好隔離措施，避免影響另一路網絡的正常工作；（3）檢查FAULT燈亮的OSM，FAULT燈亮表示OSM中有網絡端口通訊中斷或OSM故障；查看兩個總線光纖端口狀態指示燈，指示燈滅表示端口無數據通過，通訊中斷，優先考慮更換此端口連接的光纖；（4）更換光纖后，FAULT燈仍然亮著，則考慮OSM裝置故障，更換前務必做好保護措施和隔離措施，避免影響另一路網絡的正常工作；注意更換前先停止與該OSM連接的計算機，斷開故障OSM的供電開關再進行更換，新的OSM跳線設置應與舊的一致。

6 終端總線網絡癱瘓處理

6.1 故障現象

（1）操作員站全部畫面顯示變紅，畫面上測點無法正常顯示數值，失去監視；畫面上設備無法點擊操作，相關設備無法控制，設備就地運行狀態不變；（2）OSM網絡裝置電源指示燈滅或FAULT燈亮；OSM網絡裝置流量指示燈全黃。

6.2 故障原因

（1）外部設備接入，引起終端總線網絡風暴；（2）總線上計算機故障，引起終端總線網絡風暴；（3）OSM網絡裝置供電失去；（4）OSM網絡裝置故障。

6.3 故障后果

操作員站全部畫面變紅，運行人員對機組參數和設備失去監視和控制。

6.4 故障處理

（1）終端總線OSM網絡裝置供電失去時，檢查網絡裝置OSM的供電回路，查找故障點，恢復供電；當DCS全部電源失去時，參考《DCS全部電源失去應急處置方案》進行處理；（2）當終端總線網絡裝置故障時，檢查事件歷史記錄，查找網絡故障原因；檢查OSM網絡裝置指示燈，FAULT燈亮表示故障，RM燈亮時表示網絡中斷，冗余失去；當OSM故障時，更換OSM網絡裝置；當網絡中斷故障時，查找故障點，更換連接光纖；（3）當網絡風暴引起網絡癱瘓時，檢查終端總線是否有外部設備接入，斷開外部設備；檢查SU服務器MOD磁光驅是否處于工作狀態，斷開磁光驅與SU服務器連接；（4）短時間內無法確認網絡風暴的源頭時，采用停止和重啟所有OM計算機的方法。

7 結束語

西門子TXP分散控制系統的兩層網絡結構符合分散控制系統管理集中、功能分散的設計理念。控制級網絡（工廠總線）和過程級網絡（終端總線）互相隔離，互不干擾，總線的虛擬環冗余方式，確保了網絡在單點故障情況下的可靠性。通過對網絡故障處理方式地總結，指導維護人員在故障出現時盡快地做出準確故障判斷，并對故障進行處理，將網絡故障對于機組的影響降至最低。