候錄江，張 鑫，朱海峰，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司運(yùn)維檢修部，河北省石家莊市 050000）

監(jiān)控系統(tǒng)看門(mén)狗信號(hào)誤動(dòng)作的原因分析與處理

候錄江，張 鑫，朱海峰，黃 嘉

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司運(yùn)維檢修部，河北省石家莊市 050000）

張河灣電站全廠監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了多年運(yùn)行，漸漸面臨著元器件老化等問(wèn)題，2015年6月主用PLC的看門(mén)狗信號(hào)動(dòng)作報(bào)警，這給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來(lái)了隱患。通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)PLC控制程序進(jìn)行了修改優(yōu)化，不僅有效地解決了問(wèn)題，并且提高了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。

監(jiān)控；看門(mén)狗；脈沖；后備PLC

0 引言

張河灣電站全廠監(jiān)控系統(tǒng)采用了ALSTOM公司的P320架構(gòu)，每臺(tái)機(jī)組除了配備了一套ALSTOM公司的C8075 PLC用于對(duì)機(jī)組的監(jiān)視與控制以外，還配置了一套后備PLC（C8035），作為主用PLC的后備，所有采集的全部是獨(dú)立于主用PLC之外的硬接點(diǎn)信號(hào)，開(kāi)出也是通過(guò)獨(dú)立于主用PLC之外的硬布線回路使機(jī)組跳機(jī)。啟動(dòng)的條件有兩個(gè)：

（1）主用PLC看門(mén)狗故障（Unit LCU Watchdog Fault）；

（2）主用PLC的一塊特定DI板卡故障（它們采集的是重要故障信號(hào)），并且某些特定機(jī)械故障信號(hào)之一。

4號(hào)機(jī)主用PLC看門(mén)狗信號(hào)出現(xiàn)了一次動(dòng)作報(bào)警，給機(jī)組的正常運(yùn)行和備用帶來(lái)了隱患，特別是當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)會(huì)引起機(jī)組跳機(jī)。給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來(lái)了極大的隱患。

1 故障現(xiàn)象

出現(xiàn)以下報(bào)警，并且頻繁報(bào)警—復(fù)歸—報(bào)警—復(fù)歸。

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation N-DET -＞ DETECTED

U04_GA04_EM001_DI01 Unit4 Emergency PLC In Operation DETECTED -＞ N-DET

導(dǎo)致機(jī)組的控制權(quán)在主用PLC和后備PLC之間反復(fù)切換，使運(yùn)行人員無(wú)法正常控制機(jī)組的狀態(tài)。

2 后備PLC動(dòng)作邏輯

后備PLC（C8035）在時(shí)刻監(jiān)視著主用PLC（C8075）是否運(yùn)行正常，此功能是通過(guò)主用PLC的看門(mén)狗信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即每間隔2s發(fā)出一個(gè)脈寬為2s的脈沖，進(jìn)而后備PLC（C8035）對(duì)脈沖“1”和“0”的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行判斷，若脈沖“1”或“0”持續(xù)時(shí)間超過(guò)3s時(shí)，后備PLC就認(rèn)為主用PLC故障而動(dòng)作出口使機(jī)組跳機(jī)。具體邏輯如圖1所示。

圖1 后備PLC動(dòng)作控制回路單線圖

3 故障分析

由歷史記錄可知：

其一，首先出現(xiàn)后備PLC動(dòng)作出口U04_GA04_EM001_DI01，也就是在圖1中所指的標(biāo)記“2”，而沒(méi)有出現(xiàn)標(biāo)記“3”主用PLC(C8075)故障U04_GA01_EM001_DS01報(bào)警，由此可以推斷：主用PLC（C8075）內(nèi)部脈沖模塊是正常的。

其二，在后備PLC（C8035）中，增加的RS功能塊捕捉到了標(biāo)記“4”處的變量為“1”，即在標(biāo)記“4”處出現(xiàn)過(guò)主用PLC(C8075)故障，由此可以推斷：故障環(huán)節(jié)應(yīng)該出現(xiàn)在上圖脈沖發(fā)生單元和脈沖判斷之間，期間由兩部分組成：外部繼電器回路和內(nèi)部控制邏輯。

（1）外部繼電器回路之前對(duì)端子進(jìn)行了緊固，以及更換了輸出繼電器，之后仍然出現(xiàn)了報(bào)警，由此可以推斷：其不是故障原因的根本所在，至少不是決定環(huán)節(jié)。

（2）內(nèi)部控制邏輯，圖1中“脈沖單元”內(nèi)部邏輯如圖2所示，脈沖判斷單元當(dāng)收到脈沖信號(hào)時(shí)，以高電平“1”為例，一到上升沿立即觸發(fā)開(kāi)始計(jì)時(shí)（只有收到下降沿計(jì)時(shí)清零），當(dāng)計(jì)時(shí)3s后若仍然保持為高電平“1”則脈沖判斷（標(biāo)記3）輸出脈沖“1”，之后只要主用PLC（C8075）一直為高電平“1”，則脈沖判斷（標(biāo)記3）輸出一直保持“1”而不變，直到其碰到下降沿為止。

圖2 “脈沖單元”內(nèi)部邏輯

圖3 脈沖判斷單元

由此可以推斷：主用PLC（C8075）脈沖信號(hào)進(jìn)入后備PLC（C8035）之后，出現(xiàn)了高電平“1”的寬度超過(guò)3s，如圖3所示，導(dǎo)致這種情況的原因可能是PLC脈沖發(fā)出單元寬度2s的脈沖繼電器回路、PLC開(kāi)關(guān)量輸入/輸出板卡等，每個(gè)環(huán)節(jié)必然都存在一定的延時(shí)，而每個(gè)延時(shí)均在各自允許的誤差范圍內(nèi)，但是幾個(gè)環(huán)節(jié)累加起來(lái)，就可能偶爾出現(xiàn)延時(shí)大于1s的情況，哪怕僅僅由有0.001s，就會(huì)出現(xiàn)以上報(bào)警。

4 解決方案

由以上分析可以得出，主用PLC（C8075）脈沖信號(hào)送達(dá)后備PLC（C8035），出現(xiàn)了高電平（或低電平）保持超過(guò)3s而引起的。由于主用PLC的看門(mén)狗信號(hào)回路的每個(gè)環(huán)節(jié)都一定程度上存在一定延時(shí)，就此我們采取了以下幾點(diǎn)加以解決：

第一點(diǎn)，定期更換外部回路，包括中間繼電器、主用PLC（C8075）數(shù)字量輸出板卡、后備PLC（C8035）數(shù)字量輸入板卡。

第二點(diǎn)，脈寬由目前的2s修改為4s（可調(diào)），即主PLC（C8075）每間隔4s發(fā)出一個(gè)脈寬為4s的脈沖，從而減少外部繼電器回路的動(dòng)作次數(shù)，進(jìn)而增長(zhǎng)中間繼電器的壽命，提高中間繼電器動(dòng)作的可靠性；

第三點(diǎn)，在后備PLC動(dòng)作出口跳機(jī)之前增加報(bào)警信號(hào)，如圖4所示，以便提前提示人員采取相關(guān)措施。

（1）報(bào)警信號(hào)，當(dāng)脈沖判斷單元判斷脈沖“1”或“0”持續(xù)時(shí)間一直保持超過(guò)6s時(shí)，就認(rèn)為主用PLC故障，發(fā)出后備PLC動(dòng)作用于報(bào)警，而不用于跳機(jī)；

圖4 后備PLC動(dòng)作出口跳機(jī)之前增加報(bào)警信號(hào)邏輯

（2）跳機(jī)信號(hào)，當(dāng)脈沖判斷單元判斷脈沖“1”或“0”持續(xù)時(shí)間一直保持超過(guò)7s時(shí)，就認(rèn)為主用PLC故障，發(fā)出后備PLC動(dòng)作出口用于跳機(jī)。

原來(lái)脈沖寬度只要誤差超過(guò)1s就會(huì)動(dòng)作出口跳機(jī)，修改后誤差擴(kuò)大到超過(guò)3s時(shí)才會(huì)動(dòng)作出口跳機(jī)，這預(yù)留了足夠的時(shí)間給中間各個(gè)環(huán)節(jié)，可以有效地躲過(guò)各個(gè)中間環(huán)節(jié)的時(shí)間誤差。此外特別是，在跳機(jī)之前增加了報(bào)警環(huán)節(jié)，當(dāng)收到報(bào)警環(huán)節(jié)運(yùn)行人員可以采取其他措施進(jìn)行處理，減少了帶負(fù)荷跳機(jī)的可能，為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

自從采取了以上兩點(diǎn)之后，正常運(yùn)行至今，未再次出現(xiàn)類(lèi)似故障，可見(jiàn)該問(wèn)題得到了徹底的解決。

候錄江(1978—) ，男，工程師，主要研究方向：水電廠自動(dòng)化。E-Mail：1349528193@qq.com

張 鑫(1980—) ，男，副高級(jí)工程師，主要研究方向：蓄能電廠運(yùn)維檢修管理。E-Mail：xin-zhang@sgxy.sgcc.com.cn

朱海峰(1983—) ，男，工程師，主要研究方向：蓄能電廠運(yùn)維檢修管理。E-Mail：haifeng-zhu@sgxy.sgcc.com.cn

黃 嘉(1982—) ，男，工程師，主要研究方向：蓄能電廠電氣運(yùn)維管理。E-Mail：jian-huang@sgxy.sgcc.com.cn

CSCS Watchdog Wrong Action Reason Analysis and Processing

HOU Lujiang， ZHANG Xin， ZHU Haifeng， HUANG Jia
(Hebei zhanghewan pumped storage Co.，LTD.， shijiazhuang 050000， China)

The CSCS of Zhanghewang Plant has been put into operation several years. It is gradually facing with the problem of component aging. Since June 2015， there are several faults of the main PLC watchdog signal， so it is dangerous for safe operation of the unit. Through optimizing logic control program of the CSCS， it is not only effectively to solve the problem， but to enhance the stability and reliability of the CSCS.

CSCS; watchdog; pulse; backup PLC