NETWORK-6000系统故障分析处理—NETWORK-6000,DCS,故障,分析处理

摘要：本文介绍了钱清电厂分散控制系统NETWORK-6000在运行过程中发生的控制器、网络、工控机等故障现象，并针对性进行分析和处理，以及在处理过程中需要注意的地方，为同类型控制系统的检修维护提供借鉴。

Abstract: This paper introduces distributed control system NETWORK-6000 in QianQing power plant, the controller, network and industry grade computer which occurs the faults phenomena during processing and so on, pertinence the analysis and processing, as well as place which needs to attention in the treating processes, provides the model for the similar control system overhaul maintenance.

钱清发电厂1号、2号机组分别于1999年和2002年投产，其中1号机组2001年进行了自动化改造，装机容量125MW＋135MW。2台机组分散控制系统均选用英国EUROTHERM公司的NETWORK-6000，实现DAS（数据采集系统）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制协调（CCS）、顺序控制协调（SCS）、炉膛安全监控系统(FSSS)和汽机跳闸保护系统(ETS)功能。考虑到现场设备比较分散，采用DCS+FCS控制方式。DCS采用C/S结构，整个系统由分散处理单元、I/O网络和I/O模件、系统网络、人机接口、控制网络组成。 DCS控制系统运行至今，总体情况较好。但在使用过程中也遇到了一些问题，随着控制系统使用时间的增加，部分电子设备开始老化性能衰退，控制器、网络、操作员站出现故障，对机组安全运行造成影响，及时正确处理这些故障至关重要。

NETWORK-6000控制器有3种类型：T103、T303、T940，它们应用场合不一样，见表一。

控制器名称	用途	数量
T103	电子室DCS，冗余配置，用于主重要设备、机炉保护	1＃机组18对；2＃机组19对。
T303	单个控制器，用于顺序控制、数据交换	1＃机组5只；2＃机组5只。
T940	现场FCS，冗余配置，主要用于数据采集、一般设备的控制	1＃机组4对；2＃机组3对。

控制器故障，主要有2种现象：（1）其中一个控制器退出同步，操作员站CRT上报警，显示“XX控制器退出同步”；（2）冗余控制器均退出同步，则不仅CRT报警，而且该控制器对应的I/O点均显示“？？”，运行人员不能了解设备运行状态和操作设备。

处理方法：手动按一下“primary”绿灯亮的主控T103的“force-synch”键或T940的“sync”键，强制另一个控制器同步运行。如果主从两个控制器均退出同步，不能手动同步时，则需对控制器进行下载，组态下载在工程师站上操作。控制器恢复正常后，报警会自动消失。

从长时间运行情况来看，T103和T303工作比较可靠，很少出问题，而T940的故障率就比较高。T940有多个版本，我们在使用中发现V3.4版本的稳定性明显要比V2.1、V3.1等版本要好，EUROTHERM公司新推出的T940X控制器综合性能、稳定性又高出不少。所以我们陆续升级了全厂T940的版本至V3.4，公用系统2对控制器采用T940X V4.6，2005年完成升级后，T940控制器故障率大幅下降。

主机DCS网络主要有两层：ALIN控制网和Ethernet系统网络，均为冗余配置。ALIN网用于连接DCS各个控制器和服务器，Ethernet网连接操作员站和服务器。两层网络功能不同，其中ALIN网很重要，ALIN网络的硬件设备是MODHUB交换机，它连接T103、T303、T940控制器和服务器，目的是将各个控制器与服务器内部的PCALIN卡进行数据传输，并通过服务器接受操作员站的指令。每台机组由2台48口和2台24口MODHUB交换机组成， 48口MODHUB主要连接锅炉侧和ETS（1＃机组）、给泵等控制器，24口主要连接汽机侧（1＃机组包括循泵等公用系统）控制器。

MODHUB交换机由机架和EXP-TPS模块组成。每个EXP-TPS有4个网络端口，可连接4个控制器。正常工作时，MODHUB机架右侧有4个指示灯，“Recon”灯不亮，其它3个指示灯常亮，同时连接控制器的EXP-TPS端口对应指示灯会常亮（工程师站的2块网卡连接至EXP-TPS端口的指示灯，在工程师站不工作时，指示灯不亮）。ALIN网由于其自身的特殊性，当某个网络模块端口发生故障时，不能完全隔离故障点，会影响整个ALIN网的数据传输，造成操作员站CRT部分显示数据为“？？”，“网络故障”报警，影响运行人员对设备的监视和操作。我们在CRT画面上制作了ALIN网络诊断图，通过日常巡检来了解ALIN网络的工作情况，如图一所示：

从图中可以看到连接控制器的ALIN网络端口都有编号，正常情况下“MyRecon”应该是0，如果看到诊断图上某个端口“MyRecon”有大于0的数字或数字在不断增大，此时“Recon”列数字也不断增大，说明网络有故障。再观察MODHUB交换机EXP-TPS模块哪个端口指示灯在闪烁，闪烁表示该端口网络不稳定，不断重构网络通讯，不停地向网络发送大量数据包，造成网络负荷率大幅上升，影响其它控制器数据的正常传输。可以判断是EXP-TPS网络模块故障引起，找到故障模块后马上更换，更换前应确认故障模块是安装在主控MODHUB交换机还是后备MODHUB交换机，如果是主控交换机则将故障模块对应的控制器切换至后备，然后更换。更换完成后，观察系统是否恢复正常，如果正常，将切换过的控制器恢复原来状态。如果网络不正常，一时又找不到故障点，CRT上数据出现大面积的“？”，应立即将主控与后备MODHUB交换机之间的一根连接线拔下，这样就不会影响连接至交换机上所有控制器的数据传输，只有少量T303数据不能传输，避免故障扩大，然后再查找故障点。

ALIN网络故障主要是EXP-TPS模块损坏引起，故障一般都有先兆，可以在网络诊断图上查看数字变化了解网络状况。如果网络故障不及时处理，会造成冗余控制器切换，严重时甚至造成冗余控制器均退出同步，后果很严重。所以平时要重视对网络诊断图、MODHUB交换机工作状况的检查，发现网络有不稳定现象及时处理。

Ethernet网络随着技术的不断发展，硬件设备可靠性大大提高，所以以太网出问题概率很小。2＃机组曾遇到过2台DCS操作员站画面经常在操作过程中突然退出，重新安装应用软件仍无效，查找网上其它邻近计算机也时有时，判断是其中一台以太网交换机不稳定，更换后系统恢复正常。以太网交换机具有端口故障隔离功能，所以端口故障不会影响整个网络。

结合现场实际情况，采用了现场总线技术，T940控制器与现场FCS机柜用光缆连接，通讯协议为Profibus-DP。出现通讯故障的主要原因是RJ45网络接头松动、接触不好，光纤跳线断裂，处理时根据CRT上报警提示，找到2500机架或光电转换器，重新制作RJ45网络接头、更换光纤跳线即可解决。

工控机是人机交互的一个重要设备，由于工控机长期连续运行，随着时间的推移，工控机发生故障的频率逐渐增加。工控机故障的表现主要是死机、无法启动、网络不通等现象。处理方法从软硬件两方面着手。

（1）对于死机、无法启动等现象，首先重启工控机，一般即可恢复正常。如果不能重启，检查硬盘是否完好，确认硬盘正常，说明是某些软件文件被破坏，需重新安装操作系统和应用软件。如果是硬盘损坏，则更换硬盘，重装软件。从使用情况看，硬盘的故障率最高。更换硬盘、重装软件比较花费时间，所以可以用RAID 1作为工控机的存储方式，当硬盘损坏时，更换新硬盘，RAID卡会自动将备份数据导入新硬盘，维护很方便。缺点是费用高，首次安装调试比较复杂。我们将重要设备改为这种存储方式，如DCS服务器，这样历史数据存储、调用速度和安全性得到很大提高。

（2）网络不通。重点检查网络设置和网卡。用“ipconfig”命令检查网络设置，如果网络设置正确，再检查网络接插件是否接触良好，用“ping”命令检查与邻居计算机的连接情况，如果不通，是网卡损坏，更换网卡。

（3）工控机不断重启，应该检查CPU散热风扇和底座。一般是散热风扇停运或风扇底座破裂，造成散热面与CPU之间有间隙，影响散热使CPU温度过高，引起工控机工作不稳定不断重启。找到故障点更换即可。

工控机的故障现象多种多样，根据缺陷统计分析，主要原因是散热不好、硬盘损坏引起，所以一定要定期更换工控机滤网，做好数据备份和备品备件工作。

控制器不能手动同步时，可以将对应的24V电源插头拔下，断电数分钟后再上电，一般控制器能够恢复同步。如果手动和断电都不能使控制器恢复，则需对该控制器组态进行下载，可恢复同步。下载前，一定到对该控制器组态进行存盘，保存当前数据，然后再下载，避免运行设备误动。

如果控制器损坏，在换上新控制器前，需检查新控制器内存是否有文件，如有则清空所以文件，避免控制器内部残留的文件，与拷入后的组态文件发生冲突，造成控制器工作不正常。

ALIN网故障更换网络模块前，如果更换是主控MODHUB交换机模块，应将操作员站网络指向切换至后备服务器，手动切换控制器后，断开2台交换机连接线，再更换模块。这样做的目的是处理网络故障时，尽量减少更换网络模块对整个DCS网络的影响，确保运行人员仍能监视和操作设备。

平时要做好工控机数据备份工作，用ghost软件将C盘备份，拷贝刻录成光盘。当工控机硬盘故障时，换上新硬盘，再用ghost软件恢复光盘备份，可以节省大量时间，做到快速有效恢复系统。

DCS控制器主要有3种，其中T940控制器稳定性相对较差，从解体T940来看，内部采用散热风扇，并在风扇上安装了不锈钢滤网。长时间使用会有大量灰尘堆积在滤网上，堵塞了滤网孔，造成散热不好，控制器温度升高，这也是T940控制器工作不稳定的一个重要因素。所以定期清理不锈钢滤网很重要，方法很简单，用一把1寸左右的毛刷对控制器顶部和底部的滤网进行清扫后，用手触摸控制器表面，可以明显感觉到温度下降，是非常行之有效的维护方法。

随着网络技术的不断发展，工业以太网交换机已经广泛应用于各种场合，它采用全双工通信，保证了网络带宽的最大利用率和最好的实时性能，还具有较高的抗干扰能力，硬件设备密封性好，坚固、抗震动。而我们现在DCS以太网交换机使用的还是商用级，它采用的CSMA／CD介质访问控制方式，其本质上是非实时的，交换机内部采用多个风扇散热，存在网络数据量大有瓶颈现象、可靠性不高等问题。所以DCS以太网交换机改用工业级，将极大提高整个系统实时性和可靠性，特别是新建机组，可以要求DCS厂家直接配置工业级以太网交换机。

针对DCS发生的故障，我们热工技术人员要沉着冷静，善于总结分析、胆大心细，在最短时间内排除故障，将故障危害降到最低程度。

周强（1969－），男，浙江杭州人，工程师，学士，从事热控自动化技术工作。