ABB Symphony系统通信模件故障分析及处理措施

摘要：介绍了DCS系统通信模件故障现象，针对不同的通信故障提出了不同的处理方法，有利于及时发现通信问题并做出准确判断，防止事故进一步扩大，保证机组的安全稳定运行。

关键词：Symphony系统;通信;故障;处理措施

0    引言

某电厂#1～#4机组ABB Symphony系统自2005年陆续投产至今存在一些通信故障，如单块通信控制器NPM/NIS故障、主辅通信控制器NPM/NIS同时故障、环路异常中断、通信版本不一致导致的信号翻转等事件。本文对通信异常时通信模件故障进行了分析，并提出了机组运行期间DCS系统各种通信故障解决方法及处理措施。

1    单块通信控制器NPM/NIS故障

每个PCU过程控制柜有两对相互冗余的网络接口模件——通信主模件（NPM12）和通信子模件（NIS21），当正在运行中的主通信模件NPM/NIS任一故障停运后，另一对辅通信模件NPM/NIS立即切换为主控制器，同时NPM及NIS故障状态灯显示相对应的故障代码。通过查对常见的故障代码及现象，便可基本判断出故障原因及位置（表1）。

通信控制器故障时，一般用专用工具复位STOP/RESET按钮，观察NPM12中的状态LED绿色且CPU LED的8灯亮，NIS21状态灯绿色时，说明NPM12与NIS21处于热备用运行状态，可以随时正常切换。当复位STOP/RESET按钮无效，通信卡件仍然故障时，需要更换通信模件NPM/NIS;当确认通信模件是好的，但通信仍然故障时，需要逐步排查同轴电缆NKTL01-3、端子板同轴电缆NKTT01、连接电缆NKLS01甚至在线更换NTCL01端子板，在线更换NTCL01端子板时一定要记住更换顺序，且工作时要细心谨慎，确认一路环路正常后方可更换另一路，避免整个环路断开。

2    主辅通信控制器NPM/NIS同时故障

极端情况下，正在运行的NPM/NIS控制器异常，在迅速切换至另一对热备用NPM/NIS时，可能由于冗余链异常、连接电缆异常、通信端子板异常等现象导致无法正常切换，此时主辅通信控制器NPM/NIS同时故障，PGP站中故障PCU柜内所有监视参数异常，造成控制柜内通信失去监视，运行监视人员失去画面监视，柜与柜之间环路通信失去联系，某些涉及重要保护的信号出现异常，严重时甚至会造成机组异常跳机。

2015年10月，#3机停机检修期间，运行人员发现部分MCS画面变成粉色，M22柜通信控制器NPM12报故障。热控人员来到控制柜内看到主辅NPM12控制器状态灯均变红，查找故障代码3、4、5、6对应原因是端子单元的继电器或保险丝故障或电源出错。通过重新复位故障NPM12，发现通信端子板NTCL01继电器不停地吸合，然后NPM12继续状态灯红;复位另一块故障NPM12，M22柜通信恢复正常。因此，确认该通信端子板NCL01有异常，并更换一块新的NTCL01。

事后热控人员通过观察#1～#4机通信故障检修记录，发现#3～#4机通信故障率较高，且其他电厂也出现过类似问题，经确认通信端子板NTCL01部分批次（THTJ09A0001～THTJ10J0200）存在质量瑕疵，端子板上的LED故障容易导致整个NTCL01异常。经统计，#3～#4机总共有55块需召回的端子板，其中M22柜两块NTCL01都属此批质量瑕疵的端子板，对机组造成了极大的安全隐患，因此利用检修机会彻底更换了这批NTCL01端子板，通信故障率大大降低。

机组运行期间，若主辅通信控制器NPM/NIS同时故障，运行监视人员失去画面监视，需立刻派人去现场将部分M/A硬手操站切至就地操作，并实时监视及汇报就地相关重要参数，热控人员在做好足够的事故预想及安全措施情况下，退出相应的保护及联锁，及时处理NPM/NIS异常现象，确保至少一对NPM/NIS通信模件工作正常，观察无问题后再逐步处理和解决另一对NPM/NIS通信模件的异常，确保机组安全运行。

3    通信版本不一致导致的信号翻转

（1）2009-05-01T07：14：39，#1机组在AGC—CCS方式运行，汽机#1～#4高压调门及中压调门突然快速瞬间关闭，经检查初步判定原因为OPC保护输出硬件回路中OPC保护继电器动作或通信信號存在翻转可能，并在机组停运期间取消了TPS02的端子板上的OPC和低压遮断TRIP的第四个继电器输出，防止OPC硬回路继电器误动作。

（2）2010-03-12T11：23：12，#1机组运行中#1～#4高压调门及中压调门突然关闭，约2 s后调门自动恢复正常，机组CCS切除、AGC退出、VV阀打开。由于关闭时间较短，未对机组负荷造成影响。经过排查分析，发现DEH控制逻辑中RUN AUTO开关量信号从2号控制器至4号控制器传输过程中出现了翻转。

（3）2011-08-30T10：06：37，#1机组运行中#1～#4高压调门及中压调门突然关闭，DEH迅速切换到手动方式，约1 s后调门自动恢复正常，机组实际负荷从600 MW迅速降到200 MW后又返回至600 MW。经检查，汽轮机调门关闭是DEH的调门严密性试验信号发生翻转所致（图1）。

ABB Symphony这种DCS发生通信信号翻转比较常见，同一个PCU过程控制站内，不同的BRC之间采用ControlWay进行通信，由于是偶发性的，比较难排除，但造成的影响却是不容忽视的。为了保证机组的安全，尽量减轻信号翻转造成的危害，采取以下优化措施：

（1）优化DEH控制器逻辑，梳理重要通信信号、汽机跳闸及其他重要保护类信号以及可能引起机组扰动的信号，尤其是BRC控制器之间的通信，采用可靠的三取二多重信号摄取方法，大大提高了各种重要通信信号的可靠性。

（2）梳理DEH控制器内某些重要功能或试验性的通信信号，如主汽阀严密性试验、高中主及调门活动试验、喷油试验及AST遮断电磁阀试验等，采用试验信号与上机组并网信号或试验投切按钮信号进行屏蔽，防止信号异常翻转现象而导致调门非正常情况关闭。

（3）减轻ControlWay的通信负荷，采用批量通信的功能码来接收通信信号，即采用DIL/B来代替DI/B接收开关量数据，采用AIL/B来代替AI/B接收模拟量数据，这样可以把ControlWay的通信负荷降低到原来的1/8。DIL/B或AIL/B可以用一个通信包传输8个信号，通信效率较高;而DI/B或AI/B一个通信包只能传输1个信号，通信效率低。

（4）对某些重要的通信信号增加质量检测，当通信故障时，可以采用暂时保持1～2个通信周期的方法，以应对通信的翻转。

（5）对DCS系统的ControlWay进行彻底的检查测试，检查MMU底板电压、ControlWay通信线电压、通信处理模件NPM等，排查ControlWay通信在硬件上可能存在的问题。

（6）对DCS系统进行通信测试、环路检查、切换试验、接地电阻检查、网络风暴测试、操作员站电脑升级及PGP软件升级等，增强过程控制站及操作员站响应速度及数据处理能力。

（7）目前NPM12最稳定的通信C.W版本为A2（9D49），在相关ABB控制系统事件报告中仍然多次出现过通信开关量信号翻转、通信上环点数值异常、通信负荷率高、通信模件故障率高等情况，这是因为NPM12通信本身版本存在缺陷。目前NPM22版本C.W为A4（6D18），是NPM12处理能力的4倍、整體性能的2倍，将控制器BRC300/BRC400的版本升级至M7，C.W为6D18（A4），系统抗干扰能力大大加强。#1～34机NPM12升级改造为NPM22后，到目前为止已运行5年以上，未见到任何通信异常现象。

4    结语

ABB Symphony控制系统对环境是有一定要求的，因此，要尽量做好电子室的温度/湿度控制、防尘工作，同时机组检修期间要做好电源、BRC、NPM通信网路的冗余切换工作，排查各种隐患，减少通信各环节出现故障的概率，避免处理DCS系统故障时误动作，防止异常现象导致事故扩大，确保机组安全稳定运行。

[参考文献]

[1] ABB公司培训中心.Symphony系统操作手册[Z]，2002.

[2] 浙能技术研究院.浙能集团机组DCS运行、维护专题研讨会资料汇编[Z]，2014.

收稿日期：2020-07-28

作者简介：杨双朋（1982—），男，湖南益阳人，热能动力工程工程师，主要从事大型火力发电厂热工设备的管理与检修工作。