Symphony系統時序問題分析

王方超 倪仲俊

摘? 要：本文針對Symphony系統的時序問題，結合工程案例，對其進行了具體分析，指明了時序問題在組態中的重要性及解決時序問題的一些防范措施。

關鍵詞：ABB、Symphony、時序、火電

0 引言

Symphony系統是由ABB公司研發的企業管理和控制系統，屬于分散控制系統（Distributed Control System，DCS）的一種。它有著物理位置分散、控制功能分散和管理功能集中等優勢， 并且利用不斷發展的科學技術， 逐漸完善其自身功能， 形成更為先進和完善的新型分散控制系統。

在日常工作中筆者發現，現場維護工程師在進行邏輯組態時，往往只關注常規情況下控制功能能否正常實現，對異常情況下邏輯時序的不同對功能的影響考慮得比較少，這無形中對邏輯的正確執行埋下了隱患，最終可能導致事故發生。本文結合筆者工作的案例對Symphony系統的時序問題進行探討。

1 Symphony系統組態介紹

在Symphony系統中，定義了一系列可以實現不同功能的基礎軟件模塊，并給每個軟件模塊指定一個代碼，稱之為功能碼。當使用一個功能碼時，必需給其指定一個塊號（即塊地址），從而成為功能塊。控制器根據塊號讀取和傳遞數據。

現場維護工程師根據過程控制方案，選擇一些合適的功能碼，將其互相連接，同時對每個功能碼設定一個塊號和根據具體設計要求設定其內部參數，后將其存放到控制器中的過程稱為組態。

控制器運行在實時操作系統上，控制器內的調度系統完成對任務的定時調度，可以認為控制器的控制過程是串行完成的，即在一個固定控制周期內，按順序完成數據采集、控制策略運算、控制信號輸出等過程。所以，時序也就是在DCS一個控制周期內完成一個控制循環時，各個環節執行的先后順序。Symphony系統的控制器是從最低編號開始按增大數字順序逐個執行內部組態的功能塊。

2? 案例分析

某電廠4號機組裝機容量660MW，采用ABB公司的Symphony系統。每臺機組設計有AB、CD、EF三層油層，每層四個油角，每個油角包含一根點火槍及配套點火器、一根油槍、一個油角閥、一個吹掃閥。每個油角設計了一套啟動程序及一套停止程序。在啟動失敗、油角運行后滅火、油角閥故障三種情況下會自動啟動油角停程序。油角停程序步驟為關油角閥，進點火槍，開吹掃閥，開點火器，關吹掃閥，退油槍。

某日在機務班組對AB、CD兩層油層共八個角油槍檢修工作結束后，運行人員根據工作票內容執行安措恢復操作。在對八個點火控制柜送電后，有七個控制柜對應的點火槍自動觸發了進點火槍指令。當時的動作曲線如圖1所示。

對單支點火槍動作曲線進一步分析后發現，是油角停程序觸發導致的點火槍自動進操作。油角停程序判斷邏輯邏輯框圖如圖2所示，括號內為該功能碼地址。判斷邏輯為當控制柜在遠方控制時如果油角閥故障信號發出則啟動油角停程序。

控制柜在遠方控制信號由就地繼電器送出，控制柜斷電或控制柜旋鈕打在就地位時為0，控制柜得電且控制柜旋鈕打在遠方控制位時為1。油角閥故障信號為邏輯判斷信號，當油角閥反饋信號與指令信號不匹配時為1，當油角閥反饋信號與指令信號匹配時為0，當控制柜斷電時，無反饋信號。因此，在控制柜從失電到得電的過程中，當控制柜在遠方控制信號會從0變成1，而油角閥故障信號會從1變成0。

Symphony系統的控制器是根據塊號由小到大執行的，因此上電的時機有三種情況，如圖3所示。在①時機上電，由于繼電器得電，控制柜在遠方控制信號變為1，而運算到油角停程序判斷塊時，油角閥故障信號還未執行到，取上一控制器執行時值1，從而油角停程序出1。在②時機上電，先運算油角停程序判斷塊，控制柜在遠方控制信號和油角閥故障信號均未執行到，皆取上一控制器執行時值0和1，從而油角停程序出0。在③時機上電，先是由于反饋信號正常，油角閥故障信號變為0，然后繼電器得電，控制柜在遠方控制信號變為1，最后油角停程序判斷出0。各情況功能塊值如表1所示。

從上面的分析可以判斷出只有在控制器執行到3356功能塊和3673功能塊之間時上電，油角停程序才不會觸發，而該控制器共使用塊號5246點，3356功能塊與3415功能塊之間使用塊號45點，3673功能塊與3415功能塊之間使用塊號204點，所以上電時機①的發生概率為95.25%，上電時機②的發生概率為0.86%，上電時機③的發生概率為3.89%。點火槍不誤動作的概率在4.75%左右，因此八個點火控制柜上電后，有七個角出現點火槍自動進的情況。

綜上所述，此次設備誤動作是在DCS 邏輯組態時，相關邏輯時序問題沒有做過多考慮而造成的。?

3 防范措施

3.1 優化功能塊地址

對于三個功能塊的地址分配有六種情況，現分析一下另外五種情況。分別如表2至表6所示，按照二、四、六方式設置塊號，都可以做到任何情況下均不會誤動作。但是四和六的設置方式，在正常觸發油角停程序時會比表2滯后一個運算周期，這在某些重要邏輯組態里也是需要考慮的，所以表2的地址設置方式最合理。良好的地址設置方式能夠避免設備誤動作且不影響程序響應時間。

3.2 合理設置延時

調整功能塊地址能夠有效避免誤動作，但是對于邏輯修改者要求較高，需要對各種情況進行全面的分析判斷，現實工作中操作起來有很大難度。對于故障動作響應要求沒有即時要求的邏輯，我們可以在判斷邏輯后添加一個控制器運算周期以上時間跨度的延時，就可以達到防止誤操作的效果。

4 結論

隨著DCS系統的更新換代，DCS的控制周期也越來越快，而我們在工作過程中往往忽視了在邏輯組態中時序問題的影響。本文中介紹的案例就一個警示，如果是主重要設備誤動，那產生的后果是無法想象的。

因此，在進行邏輯組態中，一定要對時序問題引起足夠的重視。熱控工程師不僅要清楚被控系統的運行方式和運行要求，知曉邏輯要實現的功能以及要達到的目的，更要了解現場設備工作原理; 在邏輯組態時，全面考慮，在工藝流程基礎上合理規劃程序中不同功能碼執行的先后順序，并結合實際特殊情況，使用延時功能。最后，就是要盡量創造條件，模擬被控系統或設備的實際運行狀況，做好相關試驗，以此驗證邏輯組態時序的正確性。

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作者簡介：王方超（1992-），男，助理工程師，從事火電廠熱控系統工作。

倪仲俊（1987—），男，碩士，工程師，從事火電廠熱控系統工作。