熱電鍋爐風機高壓變頻器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>　　熱電鍋爐風機高壓變頻器DCS系統(tǒng)冗余總線</p><p>　　通訊故障處理及熱電DCS系統(tǒng)新增一套控制器報告</p><p>　　編 制： </p><p>　　審 核： </p>&l

2、t;p>　　審 定： </p><p>　　批 準： </p><p>　　批準日期： 年 月 日</p><p><b>　　生產部、公司領導：</b></p><p>　　熱電分廠三臺鍋爐和公用系統(tǒng)共用一套ABB DCS系統(tǒng)

3、控制器進行控制，整個控制回路中一共有18個I/O站，其中每臺鍋爐分別有4個I/O站，公用系統(tǒng)有4個I/O站，另外2個I/O站為模擬量輸出站，用于三臺鍋爐和公用系統(tǒng)現(xiàn)場調節(jié)閥控制。DCS控制器與整個控制回路中的I/O站由兩條相互冗余的總線進行連接通訊，當其中某一條總線通訊故障時，系統(tǒng)會自動無擾動切換到另外一條總線上進行正常通訊，從而不影響整個DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　2009年，根據(jù)國家“節(jié)能降耗

4、”方針，公司對熱電三臺鍋爐九大風機增加了用高壓變頻器進行調節(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個遠程I/O站用于鍋爐風機高壓變頻器遠程控制，一個I/O站用于開關量控制，另外一個I/O站用于模擬量輸入輸出控制。但由于熱電分廠系統(tǒng)全停時間較短，當時儀表人員并未能將新增加的2個遠程I/O站與控制器實現(xiàn)正常通訊，后邀請昆明杰慧自動化有限公司專家?guī)兔Σ檎也荒苷Ｍㄓ嵉脑颍诮芑酃緦＜业闹笇?，對新增加?個遠程I/O站硬件程

5、序文件進行修改后，終于實現(xiàn)了高壓變頻器DCS系統(tǒng)遠程I/O站與控制器的正常通訊，然而在控制器與新增加的2個遠程I/O站之間仍然有一條總線不能正常通訊，由于當時鍋爐及公用系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，杰慧公司專家也未能找到原因，使得高壓變頻器長期處于高隱患狀態(tài)下運行。</p><p>　　2011年12月份，公司大修期間，儀表人員對熱電DCS系統(tǒng)進行了徹底的檢修和冗余測試，終于找到了另外一條總線不能正常通訊的原因為3#鍋

6、爐所在的一個I/O站DP頭出問題，導致3#鍋爐DP頭出問題那個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。但當時也發(fā)現(xiàn)了另外一個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臺鍋爐引風機和一次風機頻率調節(jié)輸出硬件點分配在了同一塊卡件上，一旦此卡件出問題將會導致3臺鍋爐引風機和一次風機不能正常運行?？僧敃r儀表方面又沒有冗余的模擬量輸出卡件來進行改造，只好將1#、2#鍋

7、爐的3臺風機頻率調節(jié)輸出硬件點分配在一塊卡件上，3#鍋爐的3臺風機頻率調節(jié)輸出硬件點分配在另外一塊卡件上，暫時降低了風險系數(shù)。</p><p>　　2012年5月份，利用熱電分廠系統(tǒng)短暫全停的有利時機，儀表人員終于有機會將3臺鍋爐九大風機頻率調節(jié)改為冗余模擬量輸出卡件控制，但需要重新增加一個I/O站，加之當時2#鍋爐引風機已進行了改造，新增加了部分儀表測點和聯(lián)鎖，已將鍋爐控制器I/O站所剩下卡件開關量硬件點全部用

8、完，而1#鍋爐引風機接下來也要跟2#鍋爐引風機進行一樣的改造，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I/O站。儀表人員對DCS系統(tǒng)程序新增加2個I/O站硬件組態(tài)結束后進行檢查，發(fā)現(xiàn)了如下錯誤提示“Error:對于當前配置 Watchdog 時間必須大于 160”，儀表人員根據(jù)錯誤提示將I/O站看門狗（Watchdog）時間由系統(tǒng)默認的150ms修改為160ms，重新對程序進行編譯檢查后無錯誤，便對程

9、序進行下載，下載完成后觀察控制器及各I/O站全部通訊正常。本應利用系統(tǒng)全停機會對DCS系統(tǒng)進行冗余測試，但由于當時只是短停車，加之所加的高壓變頻器室I/O站還需要進行控制電纜改造和調校，沒有充足的時間再對系統(tǒng)進行冗余測試，同時熱電中煤和煤泥計量數(shù)據(jù)還未正式驗收通過，所以也未敢對DCS系統(tǒng)進行</p><p>　　2013年5月公司全廠大修期間，儀表將熱電DCS系統(tǒng)冗余測試做為一項重點項目進行了申報和檢修，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，在確認工藝人員不在對DCS系統(tǒng)進行操作和監(jiān)控后。儀表人員先將1#鍋爐引風機改造所加儀表測點和聯(lián)鎖程序進行下載，下載完成后便開始對DCS系統(tǒng)進行冗余測試，至下午16:00時，整個測試工作全部結束，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DCS控制系統(tǒng)、汽輪機DEH控制系統(tǒng)冗余切換全部正常。經過反復檢查后還是未能找到原因，后通過對控制器底層驅動程序重新進行初始化安裝

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

12、O站看門狗（Wat</p><p>　　在三臺鍋爐負荷相對穩(wěn)定的條件下，儀表人員再對冗余總線通訊不正常進行處理；</p><p>　　電氣人員將3臺鍋爐在用風機高壓變頻器由遠程切換至現(xiàn)場控制，確保DCS系統(tǒng)與高壓變頻器通訊中斷時所有風機能正常穩(wěn)定運行；若工藝人員需對某臺風機負荷進行調整，可通過用對講機由電氣人員在高壓變頻器控制面板上進行調整。</p><p>　　由

13、于熱電高壓給水泵、循環(huán)水泵和出口、入口開關量電動閥均為脈沖信號控制，即使DCS系統(tǒng)通訊中斷也不會觸發(fā)啟停泵和閥門開關動作，只是沒有泵運行信號和閥門開關到位信號，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)鎖誤動作。若通訊中斷，高壓給水母管壓力回零，工藝應以就地壓力表為準，或是以三臺鍋爐給水壓力為準。</p><p>　　由于所處理總線不涉及模擬量輸出模塊，所以工藝人員無需將調節(jié)閥切換至就地操作，但需將調

14、節(jié)閥由自動調節(jié)切換至手動調節(jié)，鍋爐所有聯(lián)鎖暫時全部解除。</p><p>　　待儀表人員處理結束后，工藝人員應觀看DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)3～5分鐘，若數(shù)據(jù)穩(wěn)定正常后，可逐步進行相關恢復。</p><p>　　恢復的順序為：電氣人員先將高壓變頻器由現(xiàn)場控制切換至遠程控制，恢復順序為先二次風機、其次為一次風機，最后為引風機，待電氣人員把高壓變頻器全部恢復遠程控制后，工藝人員可適當調整頻率，若能正常調節(jié)

15、，各儀表聯(lián)鎖測點數(shù)據(jù)正常后可恢復鍋爐、公用系統(tǒng)相關聯(lián)鎖，至此整個處理過程全部結束。</p><p>　　DCS系統(tǒng)冗余總線故障處理大概需要20分鐘，包括安全措施落實及實施，處理結束后的恢復工作，共計需要1小時30分左右。</p><p>　　綜上所述，自2009年熱電鍋爐風機高壓變頻器改造以來，DCS系統(tǒng)對高壓變頻器的遠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、種辦法進行解決處理，但始終無法徹底消除缺陷和安全隱患，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：</p><p>　　熱電三臺鍋爐和公用系統(tǒng)總共只用一套DCS系統(tǒng)控制器進行控制，所涉及到的儀表測點和聯(lián)鎖非常多，導致DCS系統(tǒng)程序容量非常大，控制器CPU占用率非常高，以至于控制器長周期處于高負荷下運行。</p><p>　　由于高壓變頻器遠程I/O站只能接在鍋爐控制器其他I/O站的尾部，前面18個I/O站任意

17、一個I/O站的DP頭出問題或接線松動都會導致高壓變頻器遠程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錯和診斷功能，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點和聯(lián)鎖程序，不能完全滿足工藝分廠的要求。</p><p>　　因此，儀表人員申請對熱電DCS系統(tǒng)新增加一套控制器，在新控制器上安裝2個I/O站，