熱電鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻器dcs系統(tǒng)冗余總線

1、<p>　　云南大為制焦有限公司電儀車間</p><p>　　熱電鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻器DCS系統(tǒng)冗余總線</p><p>　　通訊故障處理及熱電DCS系統(tǒng)新增一套控制器報(bào)告</p><p>　　編 制： </p><p>　　審 核： </p>&l

2、t;p>　　審 定： </p><p>　　批 準(zhǔn)： </p><p>　　批準(zhǔn)日期： 年 月 日</p><p><b>　　生產(chǎn)部、公司領(lǐng)導(dǎo)：</b></p><p>　　熱電分廠三臺(tái)鍋爐和公用系統(tǒng)共用一套ABB DCS系統(tǒng)

3、控制器進(jìn)行控制，整個(gè)控制回路中一共有18個(gè)I/O站，其中每臺(tái)鍋爐分別有4個(gè)I/O站，公用系統(tǒng)有4個(gè)I/O站，另外2個(gè)I/O站為模擬量輸出站，用于三臺(tái)鍋爐和公用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥控制。DCS控制器與整個(gè)控制回路中的I/O站由兩條相互冗余的總線進(jìn)行連接通訊，當(dāng)其中某一條總線通訊故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換到另外一條總線上進(jìn)行正常通訊，從而不影響整個(gè)DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　2009年，根據(jù)國(guó)家“節(jié)能降耗

4、”方針，公司對(duì)熱電三臺(tái)鍋爐九大風(fēng)機(jī)增加了用高壓變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，在公司全廠大修期間，儀表同步在控制器尾部新增加了2個(gè)遠(yuǎn)程I/O站用于鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻器遠(yuǎn)程控制，一個(gè)I/O站用于開關(guān)量控制，另外一個(gè)I/O站用于模擬量輸入輸出控制。但由于熱電分廠系統(tǒng)全停時(shí)間較短，當(dāng)時(shí)儀表人員并未能將新增加的2個(gè)遠(yuǎn)程I/O站與控制器實(shí)現(xiàn)正常通訊，后邀請(qǐng)昆明杰慧自動(dòng)化有限公司專家?guī)兔Σ檎也荒苷Ｍㄓ嵉脑颍诮芑酃緦＜业闹笇?dǎo)下，對(duì)新增加的2個(gè)遠(yuǎn)程I/O站硬件程

5、序文件進(jìn)行修改后，終于實(shí)現(xiàn)了高壓變頻器DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O站與控制器的正常通訊，然而在控制器與新增加的2個(gè)遠(yuǎn)程I/O站之間仍然有一條總線不能正常通訊，由于當(dāng)時(shí)鍋爐及公用系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，杰慧公司專家也未能找到原因，使得高壓變頻器長(zhǎng)期處于高隱患狀態(tài)下運(yùn)行。</p><p>　　2011年12月份，公司大修期間，儀表人員對(duì)熱電DCS系統(tǒng)進(jìn)行了徹底的檢修和冗余測(cè)試，終于找到了另外一條總線不能正常通訊的原因?yàn)?#鍋

6、爐所在的一個(gè)I/O站DP頭出問題，導(dǎo)致3#鍋爐DP頭出問題那個(gè)I/O站后面的所有I/O站冗余總線不能正常通訊，更換DP頭后冗余總線終于能正常通訊。但當(dāng)時(shí)也發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)潛在非常大的安全隱患，高壓變頻器頻率控制所用的模擬量輸出卡為非冗余卡件，并且3臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)輸出硬件點(diǎn)分配在了同一塊卡件上，一旦此卡件出問題將會(huì)導(dǎo)致3臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行。可當(dāng)時(shí)儀表方面又沒有冗余的模擬量輸出卡件來進(jìn)行改造，只好將1#、2#鍋

7、爐的3臺(tái)風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)輸出硬件點(diǎn)分配在一塊卡件上，3#鍋爐的3臺(tái)風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)輸出硬件點(diǎn)分配在另外一塊卡件上，暫時(shí)降低了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。</p><p>　　2012年5月份，利用熱電分廠系統(tǒng)短暫全停的有利時(shí)機(jī)，儀表人員終于有機(jī)會(huì)將3臺(tái)鍋爐九大風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)改為冗余模擬量輸出卡件控制，但需要重新增加一個(gè)I/O站，加之當(dāng)時(shí)2#鍋爐引風(fēng)機(jī)已進(jìn)行了改造，新增加了部分儀表測(cè)點(diǎn)和聯(lián)鎖，已將鍋爐控制器I/O站所剩下卡件開關(guān)量硬件點(diǎn)全部用

8、完，而1#鍋爐引風(fēng)機(jī)接下來也要跟2#鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行一樣的改造，所以儀表人員只能在鍋爐控制器熱電DCS控制室和高壓變頻器控制室各分別增加一個(gè)I/O站。儀表人員對(duì)DCS系統(tǒng)程序新增加2個(gè)I/O站硬件組態(tài)結(jié)束后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)了如下錯(cuò)誤提示“Error:對(duì)于當(dāng)前配置 Watchdog 時(shí)間必須大于 160”，儀表人員根據(jù)錯(cuò)誤提示將I/O站看門狗（Watchdog）時(shí)間由系統(tǒng)默認(rèn)的150ms修改為160ms，重新對(duì)程序進(jìn)行編譯檢查后無(wú)錯(cuò)誤，便對(duì)程

9、序進(jìn)行下載，下載完成后觀察控制器及各I/O站全部通訊正常。本應(yīng)利用系統(tǒng)全停機(jī)會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行冗余測(cè)試，但由于當(dāng)時(shí)只是短停車，加之所加的高壓變頻器室I/O站還需要進(jìn)行控制電纜改造和調(diào)校，沒有充足的時(shí)間再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冗余測(cè)試，同時(shí)熱電中煤和煤泥計(jì)量數(shù)據(jù)還未正式驗(yàn)收通過，所以也未敢對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行</p><p>　　2013年5月公司全廠大修期間，儀表將熱電DCS系統(tǒng)冗余測(cè)試做為一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行了申報(bào)和檢修，5月15

10、日早上8:30分，熱電分廠系統(tǒng)全停降溫和泄壓后，在確認(rèn)工藝人員不在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作和監(jiān)控后。儀表人員先將1#鍋爐引風(fēng)機(jī)改造所加儀表測(cè)點(diǎn)和聯(lián)鎖程序進(jìn)行下載，下載完成后便開始對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行冗余測(cè)試，至下午16:00時(shí)，整個(gè)測(cè)試工作全部結(jié)束，除鍋爐DCS控制器總線模塊不能冗余切換外，鍋爐DCS控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)DCS控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)冗余切換全部正常。經(jīng)過反復(fù)檢查后還是未能找到原因，后通過對(duì)控制器底層驅(qū)動(dòng)程序重新進(jìn)行初始化安裝

11、、更換總線模塊和控制器，也都不起作用。在確認(rèn)總線模塊和控制器沒有問題后，把目標(biāo)轉(zhuǎn)向組態(tài)程序，對(duì)組態(tài)程序反復(fù)進(jìn)行檢查，向ABB公司進(jìn)行咨詢，也都未能找到原因。最后儀表人員對(duì)近幾年鍋爐DCS系統(tǒng)所增加或修改的程序進(jìn)行反復(fù)回憶，找到了一個(gè)2009年備份的組態(tài)項(xiàng)目文件，此項(xiàng)目文件不包含高壓變頻器新增加的I/O站以及程序，把項(xiàng)目程序整體下載后，控制器總線模塊終于能夠進(jìn)行冗余切換 ，最后把目標(biāo)鎖定在I/O站看門狗（Watchdog）時(shí)間上，但把I/

12、O站看門狗（Wat</p><p>　　在三臺(tái)鍋爐負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的條件下，儀表人員再對(duì)冗余總線通訊不正常進(jìn)行處理；</p><p>　　電氣人員將3臺(tái)鍋爐在用風(fēng)機(jī)高壓變頻器由遠(yuǎn)程切換至現(xiàn)場(chǎng)控制，確保DCS系統(tǒng)與高壓變頻器通訊中斷時(shí)所有風(fēng)機(jī)能正常穩(wěn)定運(yùn)行；若工藝人員需對(duì)某臺(tái)風(fēng)機(jī)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，可通過用對(duì)講機(jī)由電氣人員在高壓變頻器控制面板上進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　由

13、于熱電高壓給水泵、循環(huán)水泵和出口、入口開關(guān)量電動(dòng)閥均為脈沖信號(hào)控制，即使DCS系統(tǒng)通訊中斷也不會(huì)觸發(fā)啟停泵和閥門開關(guān)動(dòng)作，只是沒有泵運(yùn)行信號(hào)和閥門開關(guān)到位信號(hào)，故需要工藝人員將高壓給水泵和循環(huán)水泵聯(lián)鎖解除，以防止聯(lián)鎖誤動(dòng)作。若通訊中斷，高壓給水母管壓力回零，工藝應(yīng)以就地壓力表為準(zhǔn)，或是以三臺(tái)鍋爐給水壓力為準(zhǔn)。</p><p>　　由于所處理總線不涉及模擬量輸出模塊，所以工藝人員無(wú)需將調(diào)節(jié)閥切換至就地操作，但需將調(diào)

14、節(jié)閥由自動(dòng)調(diào)節(jié)切換至手動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐所有聯(lián)鎖暫時(shí)全部解除。</p><p>　　待儀表人員處理結(jié)束后，工藝人員應(yīng)觀看DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)3～5分鐘，若數(shù)據(jù)穩(wěn)定正常后，可逐步進(jìn)行相關(guān)恢復(fù)。</p><p>　　恢復(fù)的順序?yàn)椋弘姎馊藛T先將高壓變頻器由現(xiàn)場(chǎng)控制切換至遠(yuǎn)程控制，恢復(fù)順序?yàn)橄榷物L(fēng)機(jī)、其次為一次風(fēng)機(jī)，最后為引風(fēng)機(jī)，待電氣人員把高壓變頻器全部恢復(fù)遠(yuǎn)程控制后，工藝人員可適當(dāng)調(diào)整頻率，若能正常調(diào)節(jié)

15、，各儀表聯(lián)鎖測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)正常后可恢復(fù)鍋爐、公用系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)鎖，至此整個(gè)處理過程全部結(jié)束。</p><p>　　DCS系統(tǒng)冗余總線故障處理大概需要20分鐘，包括安全措施落實(shí)及實(shí)施，處理結(jié)束后的恢復(fù)工作，共計(jì)需要1小時(shí)30分左右。</p><p>　　綜上所述，自2009年熱電鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻器改造以來，DCS系統(tǒng)對(duì)高壓變頻器的遠(yuǎn)程控制一直以來或多或少都存在著不同的缺陷和安全隱患，盡管儀表人員想盡各

16、種辦法進(jìn)行解決處理，但始終無(wú)法徹底消除缺陷和安全隱患，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：</p><p>　　熱電三臺(tái)鍋爐和公用系統(tǒng)總共只用一套DCS系統(tǒng)控制器進(jìn)行控制，所涉及到的儀表測(cè)點(diǎn)和聯(lián)鎖非常多，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)程序容量非常大，控制器CPU占用率非常高，以至于控制器長(zhǎng)周期處于高負(fù)荷下運(yùn)行。</p><p>　　由于高壓變頻器遠(yuǎn)程I/O站只能接在鍋爐控制器其他I/O站的尾部，前面18個(gè)I/O站任意

17、一個(gè)I/O站的DP頭出問題或接線松動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致高壓變頻器遠(yuǎn)程I/O站一條總線通訊不正常，而ABB DCS系統(tǒng)不具備總線通訊故障報(bào)錯(cuò)和診斷功能，給儀表人員查找故障帶來了極大的難度；</p><p>　　鍋爐控制器程序容量非常大，今后已不敢再增加儀表測(cè)點(diǎn)和聯(lián)鎖程序，不能完全滿足工藝分廠的要求。</p><p>　　因此，儀表人員申請(qǐng)對(duì)熱電DCS系統(tǒng)新增加一套控制器，在新控制器上安裝2個(gè)I/O站，