ABB Symphony系統通信模件故障分析及處理措施

摘要：介紹了DCS系統通信模件故障現象，針對不同的通信故障提出了不同的處理方法，有利于及時發現通信問題并做出準確判斷，防止事故進一步擴大，保證機組的安全穩定運行。

關鍵詞：Symphony系統;通信;故障;處理措施

0 ? ?引言

某電廠#1～#4機組ABB Symphony系統自2005年陸續投產至今存在一些通信故障，如單塊通信控制器NPM/NIS故障、主輔通信控制器NPM/NIS同時故障、環路異常中斷、通信版本不一致導致的信號翻轉等事件。本文對通信異常時通信模件故障進行了分析，并提出了機組運行期間DCS系統各種通信故障解決方法及處理措施。

1 ? ?單塊通信控制器NPM/NIS故障

每個PCU過程控制柜有兩對相互冗余的網絡接口模件——通信主模件（NPM12）和通信子模件（NIS21），當正在運行中的主通信模件NPM/NIS任一故障停運后，另一對輔通信模件NPM/NIS立即切換為主控制器，同時NPM及NIS故障狀態燈顯示相對應的故障代碼。通過查對常見的故障代碼及現象，便可基本判斷出故障原因及位置（表1）。

通信控制器故障時，一般用專用工具復位STOP/RESET按鈕，觀察NPM12中的狀態LED綠色且CPU LED的8燈亮，NIS21狀態燈綠色時，說明NPM12與NIS21處于熱備用運行狀態，可以隨時正常切換。當復位STOP/RESET按鈕無效，通信卡件仍然故障時，需要更換通信模件NPM/NIS;當確認通信模件是好的，但通信仍然故障時，需要逐步排查同軸電纜NKTL01-3、端子板同軸電纜NKTT01、連接電纜NKLS01甚至在線更換NTCL01端子板，在線更換NTCL01端子板時一定要記住更換順序，且工作時要細心謹慎，確認一路環路正常后方可更換另一路，避免整個環路斷開。

2 ? ?主輔通信控制器NPM/NIS同時故障

極端情況下，正在運行的NPM/NIS控制器異常，在迅速切換至另一對熱備用NPM/NIS時，可能由于冗余鏈異常、連接電纜異常、通信端子板異常等現象導致無法正常切換，此時主輔通信控制器NPM/NIS同時故障，PGP站中故障PCU柜內所有監視參數異常，造成控制柜內通信失去監視，運行監視人員失去畫面監視，柜與柜之間環路通信失去聯系，某些涉及重要保護的信號出現異常，嚴重時甚至會造成機組異常跳機。

2015年10月，#3機停機檢修期間，運行人員發現部分MCS畫面變成粉色，M22柜通信控制器NPM12報故障。熱控人員來到控制柜內看到主輔NPM12控制器狀態燈均變紅，查找故障代碼3、4、5、6對應原因是端子單元的繼電器或保險絲故障或電源出錯。通過重新復位故障NPM12，發現通信端子板NTCL01繼電器不停地吸合，然后NPM12繼續狀態燈紅;復位另一塊故障NPM12，M22柜通信恢復正常。因此，確認該通信端子板NCL01有異常，并更換一塊新的NTCL01。

事后熱控人員通過觀察#1～#4機通信故障檢修記錄，發現#3～#4機通信故障率較高，且其他電廠也出現過類似問題，經確認通信端子板NTCL01部分批次（THTJ09A0001～THTJ10J0200）存在質量瑕疵，端子板上的LED故障容易導致整個NTCL01異常。經統計，#3～#4機總共有55塊需召回的端子板，其中M22柜兩塊NTCL01都屬此批質量瑕疵的端子板，對機組造成了極大的安全隱患，因此利用檢修機會徹底更換了這批NTCL01端子板，通信故障率大大降低。

機組運行期間，若主輔通信控制器NPM/NIS同時故障，運行監視人員失去畫面監視，需立刻派人去現場將部分M/A硬手操站切至就地操作，并實時監視及匯報就地相關重要參數，熱控人員在做好足夠的事故預想及安全措施情況下，退出相應的保護及聯鎖，及時處理NPM/NIS異常現象，確保至少一對NPM/NIS通信模件工作正常，觀察無問題后再逐步處理和解決另一對NPM/NIS通信模件的異常，確保機組安全運行。

3 ? ?通信版本不一致導致的信號翻轉

（1）2009-05-01T07：14：39，#1機組在AGC—CCS方式運行，汽機#1～#4高壓調門及中壓調門突然快速瞬間關閉，經檢查初步判定原因為OPC保護輸出硬件回路中OPC保護繼電器動作或通信信號存在翻轉可能，并在機組停運期間取消了TPS02的端子板上的OPC和低壓遮斷TRIP的第四個繼電器輸出，防止OPC硬回路繼電器誤動作。

（2）2010-03-12T11：23：12，#1機組運行中#1～#4高壓調門及中壓調門突然關閉，約2 s后調門自動恢復正常，機組CCS切除、AGC退出、VV閥打開。由于關閉時間較短，未對機組負荷造成影響。經過排查分析，發現DEH控制邏輯中RUN AUTO開關量信號從2號控制器至4號控制器傳輸過程中出現了翻轉。

（3）2011-08-30T10：06：37，#1機組運行中#1～#4高壓調門及中壓調門突然關閉，DEH迅速切換到手動方式，約1 s后調門自動恢復正常，機組實際負荷從600 MW迅速降到200 MW后又返回至600 MW。經檢查，汽輪機調門關閉是DEH的調門嚴密性試驗信號發生翻轉所致（圖1）。

ABB Symphony這種DCS發生通信信號翻轉比較常見，同一個PCU過程控制站內，不同的BRC之間采用ControlWay進行通信，由于是偶發性的，比較難排除，但造成的影響卻是不容忽視的。為了保證機組的安全，盡量減輕信號翻轉造成的危害，采取以下優化措施：

（1）優化DEH控制器邏輯，梳理重要通信信號、汽機跳閘及其他重要保護類信號以及可能引起機組擾動的信號，尤其是BRC控制器之間的通信，采用可靠的三取二多重信號攝取方法，大大提高了各種重要通信信號的可靠性。

（2）梳理DEH控制器內某些重要功能或試驗性的通信信號，如主汽閥嚴密性試驗、高中主及調門活動試驗、噴油試驗及AST遮斷電磁閥試驗等，采用試驗信號與上機組并網信號或試驗投切按鈕信號進行屏蔽，防止信號異常翻轉現象而導致調門非正常情況關閉。

（3）減輕ControlWay的通信負荷，采用批量通信的功能碼來接收通信信號，即采用DIL/B來代替DI/B接收開關量數據，采用AIL/B來代替AI/B接收模擬量數據，這樣可以把ControlWay的通信負荷降低到原來的1/8。DIL/B或AIL/B可以用一個通信包傳輸8個信號，通信效率較高;而DI/B或AI/B一個通信包只能傳輸1個信號，通信效率低。

（4）對某些重要的通信信號增加質量檢測，當通信故障時，可以采用暫時保持1～2個通信周期的方法，以應對通信的翻轉。

（5）對DCS系統的ControlWay進行徹底的檢查測試，檢查MMU底板電壓、ControlWay通信線電壓、通信處理模件NPM等，排查ControlWay通信在硬件上可能存在的問題。

（6）對DCS系統進行通信測試、環路檢查、切換試驗、接地電阻檢查、網絡風暴測試、操作員站電腦升級及PGP軟件升級等，增強過程控制站及操作員站響應速度及數據處理能力。

（7）目前NPM12最穩定的通信C.W版本為A2（9D49），在相關ABB控制系統事件報告中仍然多次出現過通信開關量信號翻轉、通信上環點數值異常、通信負荷率高、通信模件故障率高等情況，這是因為NPM12通信本身版本存在缺陷。目前NPM22版本C.W為A4（6D18），是NPM12處理能力的4倍、整體性能的2倍，將控制器BRC300/BRC400的版本升級至M7，C.W為6D18（A4），系統抗干擾能力大大加強。#1～34機NPM12升級改造為NPM22后，到目前為止已運行5年以上，未見到任何通信異常現象。

4 ? ?結語

ABB Symphony控制系統對環境是有一定要求的，因此，要盡量做好電子室的溫度/濕度控制、防塵工作，同時機組檢修期間要做好電源、BRC、NPM通信網路的冗余切換工作，排查各種隱患，減少通信各環節出現故障的概率，避免處理DCS系統故障時誤動作，防止異常現象導致事故擴大，確保機組安全穩定運行。

[參考文獻]

[1] ABB公司培訓中心.Symphony系統操作手冊[Z]，2002.

[2] 浙能技術研究院.浙能集團機組DCS運行、維護專題研討會資料匯編[Z]，2014.

收稿日期：2020-07-28

作者簡介：楊雙朋（1982—），男，湖南益陽人，熱能動力工程工程師，主要從事大型火力發電廠熱工設備的管理與檢修工作。