鄒少軍 黃志晶

1.北京同方電子科技有限公司 北京 100085；2.浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司 浙江 寧波 315612

1 DEH工程師站中常見(jiàn)軟件故障

1.1 DEH工程師站調(diào)用組態(tài)文件時(shí)速度慢

西門(mén)子Pcs7系列DEH組態(tài)軟件是基于S7-400平臺(tái)，隨著DEH系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)部分機(jī)組工程師站調(diào)用組態(tài)文件時(shí)速度非常慢，后經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們每次打開(kāi)一個(gè)工程后調(diào)用了大量數(shù)據(jù)，占用了工程師站大量的系統(tǒng)資源，如果邏輯看完之后不單獨(dú)將工程關(guān)閉，就直接關(guān)閉SIMATIC MANAGER軟件，下次打開(kāi)SIMATIC MANAGER軟件時(shí)，會(huì)將上次未關(guān)閉的工程調(diào)用出來(lái)，這樣勢(shì)必耗用大量的CPU資源.導(dǎo)致程序運(yùn)算速度慢，同時(shí)工程師站長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，內(nèi)存碎片較多，工程師站應(yīng)適時(shí)重新啟動(dòng)一下。

1.2 DEH WinCC黑屏，無(wú)法連接動(dòng)態(tài)參數(shù)

WinCC是Windows Control Center的簡(jiǎn)稱(chēng)，是PCS7人機(jī)界面的核心組件，一旦WinCC數(shù)據(jù)配置產(chǎn)生錯(cuò)誤將影響到DPU與工程師站、操作員站上位機(jī)的數(shù)據(jù)鏈接及數(shù)據(jù)傳送，引起WinCC建立不了動(dòng)態(tài)，運(yùn)行人員無(wú)法監(jiān)視DEH畫(huà)面參數(shù)。引起此類(lèi)故障的主要原因有兩個(gè)方面：1）網(wǎng)絡(luò)配置文件不正確；2）更改硬件組態(tài)后未及時(shí)把CFC邏輯圖中修改后的tags全部傳送至OS中導(dǎo)致。

針對(duì)問(wèn)題1：

在組態(tài)DEH顯示畫(huà)面的時(shí)候發(fā)現(xiàn)SIMATIC PCS7中WinCC打不了RUNTIME，同時(shí)在對(duì)PCS7中的CFC圖進(jìn)行編譯時(shí)提示錯(cuò)誤，錯(cuò)誤代碼15500

根據(jù)此問(wèn)題我們分析有幾種可能情況：

（1）工程組態(tài)錯(cuò)誤

（2）組態(tài)軟件是否有問(wèn)題

（3）工程師站與Industrial Ethernet連接的網(wǎng)絡(luò)配置文件有問(wèn)題

對(duì)于情況（1）首先我們檢查了所有畫(huà)面組態(tài)的變動(dòng)和邏輯塊的連接，并將硬件的組態(tài)重新導(dǎo)入到DPU,所有程序重新全部下裝，問(wèn)題得不到解決。由此，可以判斷對(duì)DEH的組態(tài)是沒(méi)有問(wèn)題的。

對(duì)于情況（2）把SIMATIC WinCC V6.0卸載后重新安裝。問(wèn)題依舊未得到解決。到此，可能性（2）排除。

對(duì)于情況（3）剛開(kāi)始并未考慮到會(huì)有此種情況發(fā)生，因?yàn)镈EH工程師站的硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)配置是由西門(mén)子完成的，因該不會(huì)有什么沖突。但是經(jīng)過(guò)試過(guò)其他所有的可能性，問(wèn)題都得不到解決，現(xiàn)在只有這種可能性了。首先我們發(fā)現(xiàn)SIMATIC與SIMATIC0的Local ID都是S7-Connection-1,Partner ID分別是1和4；OS編譯時(shí)候可以通過(guò)，ES通過(guò)不了 （ES的網(wǎng)絡(luò)配置文件是SIMATIC,OS的網(wǎng)絡(luò)配置文件是 SIMATIC0），將 SIMATIC的Local ID改為S7-Connection-2我們將Configure network中的網(wǎng)絡(luò)配置文件SIMATIC刪除，重新創(chuàng)建了一個(gè)后運(yùn)行正常。

其更改過(guò)程如下：

WinCC Application設(shè)置為：S7-Connection-2,Partner ID 1

MAC地址設(shè)為：08-00-06-01-00-10

在Inset new connection選項(xiàng)中選擇CPU 417-4H/CPU 417-4H （1）并將connection type改為S7 Connection fault-tolerant保存，編譯并下裝到CPU-417-4H

再次對(duì)CFC進(jìn)行編譯順利通過(guò)，WinCC可以正常運(yùn)行。

下面是ES和OS的網(wǎng)絡(luò)配置：

ES：

SIMATIC WinCC Application

Local ID S7-Connection-2,Partner ID 1

CP1613 MAC ADDRESS：08-00-06-01-00-10

OS：

SIMATIC WinCC Application

Local ID S7-Connection-1,Partner ID 4

CP1613 MAC ADDRESS：08-00-06-01-00-11

對(duì)于問(wèn)題1這種故障情形，機(jī)組調(diào)試完畢后一般不會(huì)出現(xiàn)。

針對(duì)問(wèn)題2：

解決的辦法是，當(dāng)硬件組態(tài)修改過(guò)后，同時(shí)對(duì)應(yīng)的CFC邏輯圖修改完畢后，應(yīng)對(duì)邏輯進(jìn)行完全編譯，否則對(duì)CPU-OS assignment:s7p1-＞os Tags的傳輸則無(wú)效，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致S7P1數(shù)據(jù)庫(kù)全部被清空，連接不上。同時(shí)在CFC邏輯完全編譯后應(yīng)進(jìn)行如下操作重新生成WinCC中調(diào)用的S7P1數(shù)據(jù)庫(kù)：SIMATIC MANAGER軟件中調(diào)用DEH相應(yīng)工程，在菜單欄中選中 OPTIONS→OS→compile→next→ES→next

tags and messages選擇 Entire OS→next→compiles

編譯完成后數(shù)據(jù)庫(kù)就可以連接上了。

1.3 DEH WinCC中歷史數(shù)據(jù)窗口打不開(kāi)或者歷史數(shù)據(jù)無(wú)法調(diào)出

在通常的運(yùn)用中會(huì)發(fā)現(xiàn)DEH歷史數(shù)據(jù)窗口打不開(kāi)或者歷史數(shù)據(jù)無(wú)法調(diào)出。造成這個(gè)問(wèn)題的原因主要是由于當(dāng)WinCC中過(guò)程值歸檔文件組態(tài)被錯(cuò)誤打開(kāi)，由于在WinCC V6.0的集成數(shù)據(jù)庫(kù)中采用了MS SQL Server 2000，它已經(jīng)全部集成在WinCC的基本系統(tǒng)中，WinCC可以用壓縮的方式存儲(chǔ)過(guò)程值然后用WinCC集成的工具分析顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)WinCC處于Active狀態(tài)下MS SQL Server 2000一直在后臺(tái)運(yùn)行不停的采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔，此時(shí)將過(guò)程值歸檔文件組態(tài)打開(kāi)后系統(tǒng)認(rèn)為對(duì)過(guò)程值歸檔文件組態(tài)進(jìn)行了修改就會(huì)引起歸檔出錯(cuò)。解決此問(wèn)題最好的辦法就是將WinCC Deactive后完全退出，在重新登陸即可。

1.4 系統(tǒng)組態(tài)邏輯無(wú)法備份

在機(jī)組停機(jī)后,DEH檢修之前均要對(duì)DEH邏輯進(jìn)行備份，但發(fā)現(xiàn)邏輯備份命令執(zhí)行后提示有一個(gè)工程處于打開(kāi)狀態(tài)，重新啟動(dòng)工程師站仍無(wú)法備份。后檢查發(fā)現(xiàn)由于西門(mén)子PCS7系列的DEH沒(méi)有單獨(dú)的歷史站存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，工程師站同時(shí)也作歷史站存放數(shù)據(jù)，所以后臺(tái)運(yùn)行著Microsoft SQL Server服務(wù)，當(dāng)每次備份邏輯時(shí)需手動(dòng)停運(yùn)Microsoft SQL Server，停運(yùn)后即可備份邏輯。

2 DEH應(yīng)用中常見(jiàn)硬件故障

2.1 DPU故障

本DEH系統(tǒng)使用的是西門(mén)子公司的PCS7型集散控制系統(tǒng)，DPU由以下幾部分組成：

1）主處理器CPU 417-4H

是S7-400H容錯(cuò)式自動(dòng)控制系統(tǒng)和S7-400F1 FH安全型自動(dòng)控制系統(tǒng)的CPU模塊，可以編譯和運(yùn)行用戶(hù)程序。每塊CPU有兩塊內(nèi)嵌的光纖同步模塊，用于主從側(cè)CPU數(shù)據(jù)的冗余通訊。

2）電源模塊 PS 405 10A

主要是給我們DPU機(jī)架UR2-H供電，提供CPU、CP、FM、EXM 的用電需求；

3）應(yīng)用模塊FM 458-1DP

是為自由組態(tài)閉環(huán)控制設(shè)計(jì)的，有包含300個(gè)功能模塊的庫(kù)函數(shù)和CFC連續(xù)功能圖圖形化組態(tài)軟件，帶有PROFIBUS–DP接口；FM458-DP的基本模塊可以執(zhí)行計(jì)算，開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制，通過(guò)擴(kuò)展模塊可以對(duì)I/O和通信進(jìn)行擴(kuò)展，與CPU通過(guò)背板進(jìn)行通訊。

4）通信模塊CP443-1

用于DEH DPU與DCS的工廠(chǎng)總線(xiàn)通訊實(shí)現(xiàn)DCS與DEH數(shù)據(jù)通訊

5）通信擴(kuò)展模塊 EXM448

通信擴(kuò)展模塊是FM458-DP的可選插入式擴(kuò)展模塊，可以使用PROFIBUS–DP進(jìn)行高速通訊，帶有一個(gè)備用插槽，可以插入MASTERRIVES可選模塊，用于建立SIMDLINK光纖連接。

DPU是DEH的過(guò)程控制站，存儲(chǔ)系統(tǒng)信息和過(guò)程控制策略與數(shù)據(jù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與I/O站點(diǎn)的連接，提供雙向的信息交換，實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的控制策略，完成數(shù)據(jù)采集，模擬調(diào)節(jié)、順序控制、高級(jí)控制以及其他不同用戶(hù)的特殊功能要求。DPU冗余系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙DPU冗余切換的功能，當(dāng)主控的DPU出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)DPU自動(dòng)地接替主控DPU的工作，實(shí)現(xiàn)雙向無(wú)擾動(dòng)切換，切換時(shí)間為毫秒級(jí)。一旦DPU出現(xiàn)故障則對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行有著重大隱患。

機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)生過(guò)的DPU故障主要是由于以下幾個(gè)原因造成：由于光纖松動(dòng)或者光纖同步模件故障導(dǎo)致的DPU冗余故障。

至目前為止發(fā)現(xiàn)有兩種情況易造成DPU冗余故障，第一是連接主從側(cè)CPU光纖同步模塊的光纖松動(dòng)導(dǎo)致；第二是光纖同步模塊故障本身造成。對(duì)于型號(hào)為6ES7960-1AA04-0XA0的同步模塊上面有指示燈，若指示燈熄滅可以明顯找到故障模塊位置，不用查看CPU417模塊診斷信息；對(duì)于型號(hào)為6ES7960-1AA00-0XA0老版本同步模塊則需通過(guò)查看CPU417模塊診斷信息才能判斷故障模塊位置。判斷是光纖問(wèn)題還是模塊問(wèn)題最簡(jiǎn)單的方法是插拔光纖后重啟故障DPU若能起來(lái)則是光纖松動(dòng)導(dǎo)致，若起不來(lái)則為模塊故障。

故障現(xiàn)象：417內(nèi)嵌冗余模塊不論主從側(cè)發(fā)生通訊故障時(shí)，從側(cè)CPU驟停，報(bào)冗余丟失，但CPU主從不會(huì)發(fā)生切換。從側(cè)DPU417卡件STOP燈亮，EXTF（外部故障）、REDF（冗余錯(cuò)誤）燈變紅。

CPU417模塊診斷信息有如下提示：

處理方法：停止故障側(cè)DPU電源，檢查故障光纖同步模塊所處CPU417位置，拔除光纖及同步卡件，更換新卡件，重啟從側(cè)DPU。

2.2 EXM448故障

由于DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)速邏輯存在缺陷，原邏輯中轉(zhuǎn)速A和轉(zhuǎn)速B作為主控制量判斷，轉(zhuǎn)速C信號(hào)作為參考量；如果轉(zhuǎn)速A或轉(zhuǎn)速B信號(hào)中有任一路發(fā)生故障（例如對(duì)轉(zhuǎn)速探頭解線(xiàn)），轉(zhuǎn)速信號(hào)瞬間變大，即觸發(fā)103%及110%超速保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。轉(zhuǎn)速A和轉(zhuǎn)速B為自動(dòng)切換易造成轉(zhuǎn)速保護(hù)誤動(dòng)，后經(jīng)國(guó)華技術(shù)中心、西門(mén)子、上海汽輪機(jī)廠(chǎng)等多家單位DEH專(zhuān)家共同研討后形成以下意見(jiàn)，F(xiàn)M458處理器中的OPC和OPT運(yùn)算改為直接取三路轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)分別做高值判斷，然后采用三取二邏輯運(yùn)算，其結(jié)果輸出到保護(hù)出口。為了避免類(lèi)似情況的發(fā)生，可采取的唯一有效措施是在下載FM458中的邏輯時(shí)先卸載EXM448卡件，因?yàn)镋XM448是FM458-1 DP基本模板的可選的插入式通訊擴(kuò)展模板邏輯下載有無(wú)EXM448卡件并無(wú)影響，待邏輯下載完畢后再裝復(fù)卡件即可。新的EXM448卡件并不能直接使用，必須用西門(mén)子PG對(duì)其下載串口程序后才能使用。

3 AST電磁閥故障判斷

在正常工作情況下AST電磁閥是常帶電的，線(xiàn)圈的鐵心被電磁感應(yīng)出磁性具有較強(qiáng)的磁性，AST電磁閥線(xiàn)圈故障則AST電磁閥無(wú)法帶電，可用鐵質(zhì)物質(zhì)校驗(yàn)，若無(wú)磁性，說(shuō)明電磁閥故障。 若1，3號(hào)AST電磁閥線(xiàn)圈壞，ASP壓力高壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，ASP壓力表1指示偏高；2，4號(hào)AST電磁閥線(xiàn)圈壞，ASP壓力低壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，ASP壓力表2指示偏低；另外我們可以通過(guò)測(cè)量線(xiàn)圈的電阻來(lái)判斷線(xiàn)圈的好壞。在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下我們可以通ASP油壓判斷電磁閥是否正常，一般情況下ASP油壓偏高則1、2號(hào)AST電磁閥內(nèi)漏，若ASP油壓偏低則3、4號(hào)AST電磁閥內(nèi)漏。

4 閥門(mén)位置傳感器（LVDT）就地安裝方法及相關(guān)故障處理

4.1 LVDT零點(diǎn)安裝位置調(diào)整方法

為了保證LVDT測(cè)量范圍線(xiàn)性最佳部分，其中心應(yīng)與閥門(mén)行程中點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。以2號(hào)機(jī)為例具體調(diào)整和計(jì)算如下：

圖1 測(cè)量范圍

表1 LVDT調(diào)整表

調(diào)整好X后，一定要擰緊固定螺絲，然后在調(diào)整輸出對(duì)應(yīng)電壓（零位0.1VDC~滿(mǎn)度9.8VDC）。

4.2 LVDT故障

LVDT是閥門(mén)位置傳感器 （Linear variable differential transformer）的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，DEH使用的LVDT共有三個(gè)地方高壓主汽門(mén)，高壓調(diào)門(mén)、中壓調(diào)門(mén)其型號(hào)分別是

TV：191.36.09.16型 0+-254mm

GV：191.36.09.18型 0+-50.8mm

IV：191.36.09.17型 0+-127mm

均為六線(xiàn)制的線(xiàn)性位移傳感器，各型號(hào)線(xiàn)圈阻值如下表：

表2 LVDT線(xiàn)圈阻值表

DEH每個(gè)閥門(mén)上各安裝2支LVDT，在邏輯內(nèi)經(jīng)過(guò)與閥位指令取近處理后，從而產(chǎn)生控制電液伺服閥的指令，由于邏輯中采取的是取近原則所以當(dāng)僅有一支LVDT故障且其反饋遠(yuǎn)離指令值的情況下暫時(shí)不影響閥門(mén)的控制及機(jī)組的正常運(yùn)行，否則如影響閥門(mén)的開(kāi)關(guān)則必需立即在線(xiàn)更換。檢查步驟如下：

1）就地確認(rèn)閥門(mén)LVDT的安裝是否存在問(wèn)題，LVDT鐵芯是否固定牢靠；比如：LVDT鐵芯固定螺絲松動(dòng)，LVDT固定背板脫焊等導(dǎo)致LVDT指示故障。

2）若就地檢查未發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題我們需要進(jìn)一步檢查L(zhǎng)VDT本身及整個(gè)接線(xiàn)回路：

DEH控制柜內(nèi)先摘除故障LVDT的反饋接線(xiàn)端子FBM端子的7、8，再檢查故障LVDT的初級(jí)線(xiàn)圈、次一線(xiàn)圈、次二線(xiàn)圈的阻值是否如表二中對(duì)應(yīng)的值，若偏差較大則該線(xiàn)圈回路存在故障，有可能是LVDT本身壞了，也可能是回路出現(xiàn)斷線(xiàn)，只需至就地直接測(cè)量LVDT線(xiàn)圈阻值就可以判斷。

3）若是斷線(xiàn)則恢復(fù)接線(xiàn)即可，若LVDT故障則需進(jìn)行在線(xiàn)更換：

（1）在DEH工程師站內(nèi)將對(duì)應(yīng)的閥門(mén)由自動(dòng)切至手動(dòng)，強(qiáng)制將LVDT出現(xiàn)故障的閥門(mén)慢慢關(guān)閉，每次不超過(guò)5%，閥門(mén)關(guān)閉后，同時(shí)關(guān)閉油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油門(mén)。

（2）將DEH控制切至手動(dòng)，該步驟是為了防止就地更換LVDT時(shí)閥位偏差大切手動(dòng)

（3）就地做好標(biāo)記，拆除故障的 LVDT，按照LVDT零點(diǎn)安裝調(diào)整方法[4.1]固定好LVDT同時(shí)做好零點(diǎn)時(shí)的標(biāo)記，恢復(fù)LVDT接線(xiàn)時(shí)確認(rèn)初級(jí)、次級(jí)線(xiàn)圈不要接錯(cuò)?；謴?fù)LVDT的反饋接線(xiàn)端子FBM 端子的 7、8。

（4）調(diào)整LVDT的零點(diǎn)電壓：用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量LVDT對(duì)應(yīng)的FBM端子7、8的電壓 （注意表筆正端接7，負(fù)端接8）是否為0.1VDC，若不是可調(diào)整對(duì)應(yīng)LVDT前置器上的z旋鈕。

（5）調(diào)整LVDT的滿(mǎn)位電壓：按照表一中TV、GV、IV對(duì)應(yīng)的閥門(mén)行程，將LVDT鐵芯慢慢拉至閥門(mén)開(kāi)足時(shí)的位置，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量LVDT對(duì)應(yīng)的FBM端子7、8的電壓是否由0VDC慢慢變大（若變?yōu)樨?fù)電壓則說(shuō)明次一次二線(xiàn)圈接反）檢查閥門(mén)開(kāi)足時(shí)的滿(mǎn)位電壓是否是9.8VDC，若不夠則調(diào)整對(duì)應(yīng)LVDT前置器的S旋鈕。

（6）就地按記號(hào)恢復(fù)LVDT零點(diǎn)位置的安裝，恢復(fù)控制柜內(nèi)所有接線(xiàn)。

（7）打開(kāi)油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油門(mén)，強(qiáng)制將閥門(mén)慢慢開(kāi)啟，到與自動(dòng)指令一致時(shí)投入自動(dòng)。

（8）DEH控制切至操作員自動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上是我們?cè)贒EH控制系統(tǒng)應(yīng)用中常見(jiàn)故障及處理方法上的一些簡(jiǎn)要的總結(jié)。

SIEMENSSINMATIC Automation System S7-400H Faulttolerant Systems Manual SIEMENS SINMATIC CFC for S7 Continuous Function Chart Manual