Symphony INFI90 DCS硬件介紹及其長期運行下的故障預防及處理

祝亮亮

摘 要：Symphony INFI90是ABB貝利公司推出的新一代DCS分布式過程控制系統。該系統主要由電源、過程處理單元、通訊網絡、服務器、工程師站、操作員站等單元組成。該系統運行穩定，可靠性強，但運行時間較久后也會有不少故障的出現，本文以大屯發電廠#6、7機組Symphony INFI90 系統在長年運行狀態下的常見故障做分析，并提出針對性的解決辦法。

關鍵詞：Symphony INFI90;長期運行;常見故障;解決方法

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0154-02

1 系統概況

大屯發電廠#6、7機組2004年投產，至今已有15年，其控制系統為ABB貝利公司的Symphony INFI90，隨著機組運行年限的越來越長，其控制系統的的硬件方面故障率有越來越頻發的趨勢。下面就該系統的硬件方面進行介紹并就其在長年運行后常出現的故障進行簡要分析，并提出解除方法。

2 系統構成及故障分析

下面就Symphony系統的硬件構成分類進行說明，并對其故障的預防及處理方法做分析。

2.1 電源模件

2.1.1 電源模件介紹

電源模件采用冗余配置，為MPIII型模件，其為DCS各模件提供正常工作所需要的±5V，±15V及24V電源，該電源模件配置有直流電源總線監視模塊，具有PFI（電源故障切除）功能。

2.1.2 電源模件的故障預防及處理

電源模件能否正常工作直接關系到整個DCS能否正常工作，但該電源模件體積較大，長期工作后電源內部易大量積灰，易造成電器原件老化損壞，另外PFI功能的唯一條件就是電壓低，當±5V，±15V的任一電壓值低于標準值0.25V，PFI功能便起作用，由高電平變為低電平，PFI一旦動作就會復位全部模件。針對電源模件的該特點，我們將#7機組的PFI端子與﹢5V通過1000歐姆電阻并接，使PFI始終保持在高電平，避免了其誤動作的可能，但直流電源總線監視模塊仍可正常監視電壓，可在每天巡檢中及時查看電壓狀態。此外，在機組停運時也應對各電壓進行測量，以確認供電電壓是否正常。

在機組每次停運檢修期間應做電源的冗余切換實驗，對發現的工作不穩定的電源模件及時進行更換。另外在每次機組大修期間應對電源模件開蓋進行徹底的吹掃清灰，以保證電源模件能夠在良好的環境下工作。同時，為防止電源模件的意外故障，熱工人員對#6、7機組的每臺模件柜都更換了至少一臺電源模件，以保證供電的穩定性和可靠性。

另外，大屯發電廠#6、7機組的公共模件柜在2018年出現多個I/O模件頻繁故障的現象，經過反復的原因查找及排除，最后發現在晃動電源母排上的±5V及±15V接線時，會出現更多的模件顯示故障狀態，進一步檢查發現±5V及±15V接線的線鼻有松動及氧化現象，在對線鼻進行去除氧化層及緊固處理后，所有模件都恢復正常。這提示我們在對DCS的維護過程中應該更加地細心和細致，尤其是運行年限較久的DCS系統，不能放過任何一個環節。

2.2 過程處理單元IMMFP12（Multi-Function Processor）

2.2.1 過程處理單元IMMFP12介紹

過程處理單元負責整個DCS的數據采集、處理及回路控制，IMMFP12模件亦是冗余配置，其擁有16MHZ的主頻，512K的RAM，512K的ROM及256K的NVRAM，能處理近300種功能碼，并能提供10000個塊地址，是DCS的核心模件。

2.2.2 過程處理單元IMMFP12的故障預防及處理

IMMFP12模件在工作10年以后其故障率在明顯的上升，故障的直觀表現是工作狀態指示燈由綠色變為紅色，這里要指出的是若變為黃色，代表模件內部的電池電量低，模件本身無故障，可繼續正常工作。IMMFP12模件內部有兩個8位撥碼開關，SW3及SW4，SW3是模件地址和運行方式選擇，SW4是模件的特殊操作選擇。在模件故障時可對模件的SW4開關進行1、7操作及1、6操作進行修復。即先將模件拔出記下SW4的撥碼，然后將1、7撥至on位置，其余為off位置，然后插上模件，該操作的目的是將NVRAM存儲器初始化，待模件指示燈穩定后，再將模件拔出，將1、6撥至on位置，其余為off位置，然后插上模件，該操作的目的是建立Cnet網絡規程，待指示燈穩定后再次拔出模件，并恢復原始的撥碼，然后將模件插上，若模件指示燈恢正常，表明模件被修復，若依然為故障狀態，提示需要更換新的IMMFP12模件。另外，機組停運期間也應對IMMFP12模件進行冗余切換實驗，并進行吹掃清灰。

2.3 通訊模件

2.3.1 通訊模件介紹

Symphony INFI90系統的通訊回路如圖1和圖2所示。

圖1和圖2中Cnet是DCS環網，為了確保通訊的可靠性，Symphony INFI90采用的雙環網結構，即環網的電纜、通訊接口都以冗余的形式配置，當一條環網故障時，另外一條備用環網立即無擾接替工作。

HCU是現場控制單元，TCL為通訊電纜。NIS為INNIS11模件，用于系統節點與環網Cnet的連接。NPM為INNPM12模件，其與INNIS11一起構成HCU接口，且是HCU網絡接口的主模件。C.W（Control Way）是控制總線，將所有的MFP連接在一條總線上，完成MFP之間的通訊以及MFP與環網之間的通訊。X.B為擴展總線，完成MFP與I/O模件之間的通訊。

ICI為INICI03模件接口通訊，其包括INNIS11和INICT03以及IMMPI01三塊模件，其中INNIS11是網絡接口模件，INICT03模件用于Cnet與計算機（服務器）的連接，IMMPI01是多功能處理接口模件，TMP為通訊接口;

NIU（Network Interface Unit）為網絡接口單元，是Symphony 系統中網絡和網絡連接的硬件設備，其中IIT為INIIT13模件，用于Cnet與Cnet的連接，主要用于公共系統中，如循環水系統;

SEM為INSEM01模件，用于SOE（Sequence Of Event）中的數據采集，TKM為INTKM01模件，用于SOE中的時鐘同步，TST為端子板。

2.3.2 通訊模件的故障預防及處理

由以上及圖1和圖2可知，NIS是使用量最多的通訊模件，經過我們的統計也發現是故障次數最多的模件。由于通訊模件都是采用冗余配置，大大提高了其可靠性，但在日常工作中也應每天對其進行巡檢，對異常的模件做好記錄，并合理申購備件，待機組停運時及時進行修復或更換。

另外對于服務器通訊中使用的INNIS11和INICT03以及IMMPI01模件可升級為NIS21以及ICT13A兩塊模件進行替換。如圖3所示，大屯發電廠#6號機組的一臺服務器的通訊已做升級，從升級至今已有5年，一直運行穩定，無故障發生。

2.4 I/O模件

I/O模件主要包括模擬輸入子模件IMASI13，其可接收4-20ma，熱電阻及熱電偶信號;模擬輸入子模件 IMFEC12，其可提供有源24V，主要用于接入變送器儀表;模擬輸出子模件IMASO11，其主要用于輸出4-20ma指令，進行模件量控制;數字輸入子模件IMDSI12/13/14/15，用于接收24V、48V等開關量輸入;數字輸出子模件IMDSO14，用于開關量指令的輸出，以控制設備的開關及啟停。I/O模件由于其功耗很低，使得其原件不易老化，故其故障率也很低。但在模件運行年限較久時應加強巡檢，并定期吹掃，并在每次大修時將所有的模件全部拔出，進行徹底的清灰處理。

2.5 服務器及操作員（含工程師站）站計算機

Symphony系統采用多客戶/服務器結構，一臺服務器最多支持10個客戶，服務器計算機采用SCSI卡與IMMPI01卡的接口連接后進行通信。

大屯發電廠#6、7機組每臺機組配置兩臺服務器、6臺操作員站（含工程師站）。每臺服務器各帶三臺操作員站。計算機在運行年限較久后，其各元件，包括電源、硬盤、網卡、顯卡等已老化，隨時存在故障的可能?；诖藸顩r，熱工人員對每臺機組的主、副服務器及機、電、爐操作員站各做一臺備機，在機組運行時若計算機出現故障，只需將硬狗插上，并輸入其對應的licence序列號即可使用，這樣幾乎可以避免了因服務器或操員站計算機的故障對機組的正常運行及調整造成大的影響。

3 結語

綜上，雖然Symphony DCS系統在運行年限較久的狀態下會有故障率升高的表現，但是把系統分析透徹，且把維護工作做到了細致，仍能保證其可靠地運行?，F大屯發電廠#6、7機組的Symphony DCS在熱工人員的維護下，運行非常平穩，無任何故障。即使出現故障，由于做了大量的故障狀態下的處理措施及方案的準備，使得故障的影響也都是在可控范圍之內的。