淺談ABB Symphony系統(tǒng)組態(tài)下的轉(zhuǎn)機連鎖故障案例

梁小虎

摘要：火電機組380V轉(zhuǎn)機連鎖可靠性對機組安全運行至關(guān)重要。如EH油泵、內(nèi)冷水泵，一旦備用泵連鎖失敗將直接導致機組跳閘。本文主要分析基于ABB Symphony DCS系統(tǒng)Composer組態(tài)下的轉(zhuǎn)機連鎖故障案例，通過原理介紹、數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化方案等角度來講述如何有效避免連鎖邏輯漏洞導致的轉(zhuǎn)機連鎖故障，拋磚引玉，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：ABB Symphony DCS 連鎖試驗 邏輯組態(tài)

引言

分散控制系統(tǒng)（簡稱DCS）是以微處理機為基礎(chǔ)，以控制分散、操作和管理集中為特征，集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、過程控制、記錄于一體的控制系統(tǒng)。它緊跟當前微處理技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)主重要火電機組采用較多的有ABB Symphony、新華、Ovation等主流DCS系統(tǒng)。

隨著DCS控制系統(tǒng)的廣泛使用，在機組調(diào)試運行過程中會存在一定的問題或者漏洞 。近年來發(fā)現(xiàn)比較多的邏輯處理時序方面的問題，這些問題往往會導致邏輯計算出錯，甚至誤發(fā)信號導致機組跳閘。

某電廠300MW火電機組采用ABB Symphony DCS控制系統(tǒng)，工程師站采用Composer軟件進行控制邏輯組態(tài)。操作員站采用PGP軟件進行監(jiān)控。邏輯組態(tài)中針對380V轉(zhuǎn)機統(tǒng)一采用MSDVDR驅(qū)動站進行控制。自機組投產(chǎn)以來偶爾會發(fā)生轉(zhuǎn)機主備互連失敗的情況，但在重復試驗時又能正?；ミB，檢修人員一直認為是控制系統(tǒng)硬件偶發(fā)故障導致。下面以內(nèi)冷水泵連鎖試驗為例分析其連鎖故障現(xiàn)象及處理方法。

1.內(nèi)冷水泵互連失敗現(xiàn)象

DCS系統(tǒng)通用的轉(zhuǎn)機連鎖邏輯組態(tài)方法為當A內(nèi)冷水泵運行，B內(nèi)冷水泵備用時，若A泵事故跳閘或者A泵運行時內(nèi)冷水母管壓力低則自動連鎖啟動B內(nèi)冷水泵，B泵連鎖A泵亦然。某次機組運行過程中，B內(nèi)冷水泵事故跳閘A內(nèi)冷水泵連鎖失敗未自動啟動，發(fā)電機斷水保護動作造成機組跳閘。查看歷史記錄，連鎖啟動指令正常發(fā)出，同時就地電氣控制回路也已驗證無故障，手動啟停均正常。在多次重復兩臺內(nèi)冷水泵互連試驗時偶爾會有一次連鎖失敗，這對熱工及電氣人員造成很大困惑。

2.連鎖邏輯分析

分析內(nèi)冷水泵MSDVDR驅(qū)動站邏輯（圖1為簡化版），我們可以看出當自動啟動信號發(fā)出時，MSDVDR驅(qū)動塊切至自動工作模式，當系統(tǒng)檢測塊TSTALM檢測出MSDVDR驅(qū)動塊自動模式時，切換命令使MSDVDR驅(qū)動塊接收自動信號并發(fā)出啟動命令至轉(zhuǎn)機控制裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)機啟動。此邏輯為DCS系統(tǒng)針對轉(zhuǎn)機設(shè)計的標準驅(qū)動模板，從DCS系統(tǒng)改造后至今已使用十幾年，并未發(fā)現(xiàn)明顯錯誤。

3.歷史曲線分析

查看歷史曲線，將停止命令引入趨勢組發(fā)現(xiàn)連鎖啟動曲線存在異常。正確的連鎖啟動曲線如（圖2）所示，在B內(nèi)冷水泵事故跳閘時A內(nèi)冷水泵自動啟動命令發(fā)出，A泵自動啟動成功。而每次連鎖啟動失敗時，我們會發(fā)現(xiàn)停止指令都有短時出現(xiàn)（圖3），即連鎖啟動時啟動停止指令均發(fā)出，且停止指令超前啟動指令發(fā)出。這很明顯是控制邏輯誤發(fā)停止信號。而電氣側(cè)控制原理為停止優(yōu)先，當電氣控制回路接收到遠方停止、啟動命令時優(yōu)先執(zhí)行停止命令閉鎖啟動命令。這就直接導致A內(nèi)冷水泵無法連鎖啟動。

可以確定為控制系統(tǒng)誤發(fā)停止命令，但為什么會發(fā)停止命令，這需要我們再次分析內(nèi)冷水泵連鎖邏輯。從圖1我們可以看出當自動啟動信號發(fā)出后，MSDVDR驅(qū)動塊切至自動同時接收自動信號，但系統(tǒng)檢測塊TSTALM在檢測到MSDVDR驅(qū)動塊自動模式后才切換至接收自動啟動信號（由0切至1），存在滯后現(xiàn)象。因此MSDVDR驅(qū)動塊在自動模式時會由0切換至1，即先發(fā)出停止命令緊接著發(fā)出啟動命令。由MSDVDR驅(qū)動塊的掩碼可知當最后一次操作在復位命令時，驅(qū)動塊下一次指令可以執(zhí)行啟動和停止命令;當最后一次操作在停止命令時，驅(qū)動塊下一次指令可以執(zhí)行啟動和復位命令。而由于運行人員操作習慣不同--有的操作員習慣在轉(zhuǎn)機停止命令發(fā)出后再按一下復位，這就導致在連鎖啟動時會觸發(fā)停止和啟動命令;而有的操作員在轉(zhuǎn)機停止后并不會按復位，這樣在下一次轉(zhuǎn)機連鎖啟動時不會觸發(fā)停止指令。這就完全解釋了內(nèi)冷水泵連鎖試驗偶爾不成功的現(xiàn)象（實際試驗充分證明這一結(jié)論）。

4.優(yōu)化方案

由上述分析及試驗證實：DCS系統(tǒng)針對轉(zhuǎn)機設(shè)計的標準控制模板存在漏洞，導致轉(zhuǎn)機連鎖時會出現(xiàn)拒動。由于檢測塊TSTALM的滯后切換導致了MSDVDR驅(qū)動塊誤發(fā)停止命令。經(jīng)討論后決定取消檢測塊TSTALM，同時對轉(zhuǎn)機驅(qū)動控制邏輯進行優(yōu)化。經(jīng)過多次試驗驗證優(yōu)化后的控制邏輯手自動工作完全安全可靠。并舉一反三修改機組所有轉(zhuǎn)機控制邏輯，并試驗正常。

5.結(jié)束語

本次機組內(nèi)冷水泵連鎖故障是一件典型的輔機連鎖保護失靈導致的機組跳閘事件。由于故障的隨機性導致排查難度比較大，同時固化的思維方式也導致忽略了一些細節(jié)問題。比如對于DCS系統(tǒng)設(shè)計的標準轉(zhuǎn)機驅(qū)動模板過度信任，在一開始并未懷疑邏輯設(shè)計的漏洞，而是花了比較大的精力去分析硬件回路的問題。在多次試驗并查看歷史曲線后發(fā)現(xiàn)確是DCS系統(tǒng)誤發(fā)指令導致連鎖失敗。最終通過大量試驗分析找出問題所在，并及時進行控制邏輯優(yōu)化。

近年來，由于DCS系統(tǒng)控制邏輯時序或者運算周期問題導致的誤發(fā)信號事件時有發(fā)生。DCS系統(tǒng)邏輯修改工作比較頻繁，有時候并未注意各功能塊的計算順序，造成運算沖突或錯誤。這需要我們在今后的控制邏輯組態(tài)中認真嚴謹、考慮全面，有條件的應(yīng)在組態(tài)修改下裝后進行試驗驗證邏輯正確性。同時這次事件告訴我們DCS邏輯隱患漏洞排查自始至終都需要認真仔細持續(xù)進行，并非使用了十多年經(jīng)過無數(shù)次操作的控制邏輯就不存在漏洞。DCS系統(tǒng)邏輯梳理、隱患排查工作任重道遠，希望此次事件能給大家?guī)斫梃b、警示、啟發(fā)，進而不斷完善熱工連鎖保護的可靠性。

參考文獻：

[1]江寧.電廠熱工保護完善原則的探討[J].福建電力與電工.2004.（4）.

[2]李冬梅.完善電廠熱工保護系統(tǒng)可靠性措施淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）.2010（05）