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摘 要：对一起OVATION DCS系统控制器柜内更换电源模块引起控制器离线的故障进行分析，针对可能原因逐一排查，确定了控制柜卡件支线终端故障是其根本原因，并提出相应的改进措施及建议，确保了机组的安全稳定运行。
关键词：DCS;控制器离线;终端
0 引言
广东惠州平海发电厂有限公司一期2×1 000 MW国产超超临界机组，其控制系统（DCS）采用艾默生过程控制有限公司的OVATION系统，版本为3.2，通过计算机及相关配套设备构成工控系统，用于发电厂单元机组生产过程中设备的集中管理和分散控制。平海发电厂1、2号机组DCS系统采用核心交换机实现机组的多网络结构，实现两台机组之间的数据交换。2号机组DCS系统由7台操作员站、1台数据服务器、1台OPC站、2台历史站、29对控制器及系统平台软件等组成。OVATION系统在使用中故障率低，受到国内电厂好评，其在运行中也会出现各种故障，但一般都较容易解决[1-5]。
在平海发电厂机组运行过程中，系统曾出过一个其他机组未出现过的疑难故障，具体为8号控制器柜内冗余电源模块多次发故障报警信号，报警时长持续2 s。在停机更换故障电源模块时，新换电源模块电源线插上，8号控制器柜一对冗余控制器同时离线，控制器停止运行;重启控制后，控制器又运行正常;重新插上电源线时，故障复现。后经逐步排查，确定了故障原因，可为同类型故障处理提供参考。
1 事件经过及处理过程
2号机组DCS系统已投产运行10年。2017年2月，2号机组DCS系统多次报电源模块故障。进一步检查发现，报警电源模块为8号控制器柜内辅电源模块。按照调度安排，机组即将调停，经过讨论决定机组停运后更换故障电源模块。机组调停后，开票更换此故障电源模块。拔出故障电源与电源分配板的电源插头，拆除故障电源模块，更换新的电源模块。当电源分配板的电源插头插上电源模块时，8号控制器柜主辅控制器同时离线、DCS系统画面控制器状态图中主控制器和辅控制器变颜色，同时主辅控制器均报“Drop Off Highway”报警，控制器Error log信息为：t1：IO Library： device number 0.device type io. device state。重新启动控制器CTRL8和CTRL58，控制状态指示灯显示正常，控制器运行正常。进一步试验发现，相同的异常现象在主电源模块更换时也同样存在，当电源线插入电源模块时，控制器离线。通过更换电源模块、电源分配板和电源线、控制器、卡件底板、支线终端，确定原因为支线终端1故障，更换终端1后故障现象消失。
2 原因分析及处理
复现故障现象时，发现只有在电源分配板电源线插入电源模块瞬间，控制器才会出现离线故障。通过排查电源模块、电源分配板、电源线、控制器、卡件底板、支线终端，确定了故障原因，更换故障模件后系统恢复正常。
2.1 控制器系统电源分配供电原理
OVATION系统的供电系统由两路冗余的AC/DC供电，通过冗余的二极管切换电源，可以为每一个控制器、每一个I/O线路分别提供电源。控制柜内有两个功率相同的电源模块和一个电源分配模块。机柜电源分配图如图1所示。
2.2 更换辅电源模块
由于是电源线插入电源模块时发生故障，首先需要排除更换的电源模块有故障。重新更换新的电源模块，进行相同操作时，在电源线插入新电源模块瞬间，主辅控制器同时离线，DCS画面报相同故障现象。将此电源模块更换到其他控制器上，均没有出现故障，控制器运行状态正常。即判断电源模块本身没有故障，引起控制器离线的原因存在于机柜内，与新更换的电源模块无关。
2.3 更换电源分配板和辅电源模块连接的电源线
排除了电源模块故障，接着排查电源分配板和电源线。更换电源分配板，当电源线插入新换电源模块时，控制器离线同时报警。更换电源线再次试验，依然是同样故障。排查到这里，大家感到这个故障很隐蔽，不可思议。从电源分配供电原理图中可知，与电源模块直接相关的就是电源线和电源分配板，这些都未发现异常。对照原理图，对整个控制柜内的设备逐一进行检查排除。
2.4 更换支线终端
整个控制柜内设备基本排查完毕。电压终端是DCS系统特有模件，用来判断支线的开始或结束。逐一更换终端1～4，做同样的试验，发现只有更换终端1时，不出现同样故障。至此可以判断，控制器离线故障的原因为终端1内部故障。為了安全起见，同样更换了终端2～4。
2.5 更换DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板
为了找出问题所在，逐一排查整个控制柜内所有设备。按照试验方法，逐一更换DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板，插上电源线做重复试验，故障现象依然存在。分支上输出辅助电源，但是测量基座上A17、A18接线端子的对地电压可以发现，正端对地电压不到24 V，负端对地有电压，运行时把分支负载端直接接地。
2.6 停机排查处理措施
（1）检查接地铜排上的固定螺丝是否拧紧。
（2）检查电源分配板P11的插头上的接地短接线（2口到5口）是否正确。
（3）控制器检查：
1）接通电源前检查控制器卡座的连接情况，若发现连接不良，则重新固定连接;同时查看网线的连接情况。
2）由于控制器与卡槽之间有缝隙，控制器卡件可能因插入而出现弧度，这种形变会造成控制器与卡槽之间接触不良，如果长期运行会引起卡件故障。正确处理办法是拧松控制器机箱左右侧各枚螺钉，同时调节好卡槽的间隙，确保插入后不变形。 3）调整控制器电源插卡与PCRL（PCRR）卡的位置并固定，保证控制器箱开关门不会引起控制器的开关。
（4）检查基座导轨和控制器柜背板之间的连接是否良好，在检查到基座导轨与背板之间的连接时，发现连接不良。
图2为机柜接地连接图。为了防止设备部件被过电压，柜内非电流承载金属部件都必须连接到一个保护接地。此外，不必要的干擾电可以通过使用环形基准而减少。
接地原则：不允许通过非OVATION的设备接地。不要将OVATION中EMC的接地点接到用于高压设备的点。
群机柜（EMC）连接的原则：在EMC成组接地连接时设立中心机柜（最多连接柜不超过4个机柜），连接时用不小于4AWG电缆，将设计在机柜底部的专用螺钉连接，从机柜到接地点阻抗最好不大于1 Ω。组群中所有机柜的不大于4AWG的电缆连接在一起。接地点机柜中最远地方的接地电缆总长要小于15.24 m（50 ft）。最小电位接地时选择与EMC接地点电位相同的地点接地AC机柜组。再通过将AC安全分布连接，同时避免在一个中间负载中心连接到大地的方法，从而最小化接地电位，连接电源分配板上的PGND。
3 结语
至此可以判断故障为辅助电源的负载端接地不良，导致更换电源模块时，控制器离线。此故障隐蔽，较难发现。针对该情况咨询了其他单位和厂家，未发现同样故障。为保障机组安全运行，消除此类隐患，计划停机对系统所有基座与导轨之间的连接进行排查，以保障机组的稳定运行。
[参考文献]
[1] 上海西屋控制系统有限公司.OVATION系统硬件培训手册[Z]，2005.
[2] 王峪梅.OVATION系统运行典型故障及处理方法[J].电子科技，2011，24（10）：132-135.
[3] 高巨贤.Ovation系统的网络故障判断及案例分析[J].自动化应用，2017（11）：86-88.
[4] 王志伟.Ovation系统调试阶段常见硬件故障诊断分析[J].科技创新与应用，2016（34）：102.
[5] 邵程安，郭勇.提高OVATION控制系统维护可靠性的分析与预控措施[J].浙江电力，2019，38（8）：110-114.
收稿日期：2021-03-29
作者简介：马俊龙（1988—），男，湖北荆门人，工程师，从事火电厂热工控制及优化工作。
闫超（1983—），男，湖北枣阳人，工程师，从事火电厂热工控制及优化工作。
关键词：DCS;控制器离线;终端
0 引言
广东惠州平海发电厂有限公司一期2×1 000 MW国产超超临界机组，其控制系统（DCS）采用艾默生过程控制有限公司的OVATION系统，版本为3.2，通过计算机及相关配套设备构成工控系统，用于发电厂单元机组生产过程中设备的集中管理和分散控制。平海发电厂1、2号机组DCS系统采用核心交换机实现机组的多网络结构，实现两台机组之间的数据交换。2号机组DCS系统由7台操作员站、1台数据服务器、1台OPC站、2台历史站、29对控制器及系统平台软件等组成。OVATION系统在使用中故障率低，受到国内电厂好评，其在运行中也会出现各种故障，但一般都较容易解决[1-5]。
在平海发电厂机组运行过程中，系统曾出过一个其他机组未出现过的疑难故障，具体为8号控制器柜内冗余电源模块多次发故障报警信号，报警时长持续2 s。在停机更换故障电源模块时，新换电源模块电源线插上，8号控制器柜一对冗余控制器同时离线，控制器停止运行;重启控制后，控制器又运行正常;重新插上电源线时，故障复现。后经逐步排查，确定了故障原因，可为同类型故障处理提供参考。
1 事件经过及处理过程
2号机组DCS系统已投产运行10年。2017年2月，2号机组DCS系统多次报电源模块故障。进一步检查发现，报警电源模块为8号控制器柜内辅电源模块。按照调度安排，机组即将调停，经过讨论决定机组停运后更换故障电源模块。机组调停后，开票更换此故障电源模块。拔出故障电源与电源分配板的电源插头，拆除故障电源模块，更换新的电源模块。当电源分配板的电源插头插上电源模块时，8号控制器柜主辅控制器同时离线、DCS系统画面控制器状态图中主控制器和辅控制器变颜色，同时主辅控制器均报“Drop Off Highway”报警，控制器Error log信息为：t1：IO Library： device number 0.device type io. device state。重新启动控制器CTRL8和CTRL58，控制状态指示灯显示正常，控制器运行正常。进一步试验发现，相同的异常现象在主电源模块更换时也同样存在，当电源线插入电源模块时，控制器离线。通过更换电源模块、电源分配板和电源线、控制器、卡件底板、支线终端，确定原因为支线终端1故障，更换终端1后故障现象消失。
2 原因分析及处理
复现故障现象时，发现只有在电源分配板电源线插入电源模块瞬间，控制器才会出现离线故障。通过排查电源模块、电源分配板、电源线、控制器、卡件底板、支线终端，确定了故障原因，更换故障模件后系统恢复正常。
2.1 控制器系统电源分配供电原理
OVATION系统的供电系统由两路冗余的AC/DC供电，通过冗余的二极管切换电源，可以为每一个控制器、每一个I/O线路分别提供电源。控制柜内有两个功率相同的电源模块和一个电源分配模块。机柜电源分配图如图1所示。
2.2 更换辅电源模块
由于是电源线插入电源模块时发生故障，首先需要排除更换的电源模块有故障。重新更换新的电源模块，进行相同操作时，在电源线插入新电源模块瞬间，主辅控制器同时离线，DCS画面报相同故障现象。将此电源模块更换到其他控制器上，均没有出现故障，控制器运行状态正常。即判断电源模块本身没有故障，引起控制器离线的原因存在于机柜内，与新更换的电源模块无关。
2.3 更换电源分配板和辅电源模块连接的电源线
排除了电源模块故障，接着排查电源分配板和电源线。更换电源分配板，当电源线插入新换电源模块时，控制器离线同时报警。更换电源线再次试验，依然是同样故障。排查到这里，大家感到这个故障很隐蔽，不可思议。从电源分配供电原理图中可知，与电源模块直接相关的就是电源线和电源分配板，这些都未发现异常。对照原理图，对整个控制柜内的设备逐一进行检查排除。
2.4 更换支线终端
整个控制柜内设备基本排查完毕。电压终端是DCS系统特有模件，用来判断支线的开始或结束。逐一更换终端1～4，做同样的试验，发现只有更换终端1时，不出现同样故障。至此可以判断，控制器离线故障的原因为终端1内部故障。為了安全起见，同样更换了终端2～4。
2.5 更换DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板
为了找出问题所在，逐一排查整个控制柜内所有设备。按照试验方法，逐一更换DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板，插上电源线做重复试验，故障现象依然存在。分支上输出辅助电源，但是测量基座上A17、A18接线端子的对地电压可以发现，正端对地电压不到24 V，负端对地有电压，运行时把分支负载端直接接地。
2.6 停机排查处理措施
（1）检查接地铜排上的固定螺丝是否拧紧。
（2）检查电源分配板P11的插头上的接地短接线（2口到5口）是否正确。
（3）控制器检查：
1）接通电源前检查控制器卡座的连接情况，若发现连接不良，则重新固定连接;同时查看网线的连接情况。
2）由于控制器与卡槽之间有缝隙，控制器卡件可能因插入而出现弧度，这种形变会造成控制器与卡槽之间接触不良，如果长期运行会引起卡件故障。正确处理办法是拧松控制器机箱左右侧各枚螺钉，同时调节好卡槽的间隙，确保插入后不变形。 3）调整控制器电源插卡与PCRL（PCRR）卡的位置并固定，保证控制器箱开关门不会引起控制器的开关。
（4）检查基座导轨和控制器柜背板之间的连接是否良好，在检查到基座导轨与背板之间的连接时，发现连接不良。
图2为机柜接地连接图。为了防止设备部件被过电压，柜内非电流承载金属部件都必须连接到一个保护接地。此外，不必要的干擾电可以通过使用环形基准而减少。
接地原则：不允许通过非OVATION的设备接地。不要将OVATION中EMC的接地点接到用于高压设备的点。
群机柜（EMC）连接的原则：在EMC成组接地连接时设立中心机柜（最多连接柜不超过4个机柜），连接时用不小于4AWG电缆，将设计在机柜底部的专用螺钉连接，从机柜到接地点阻抗最好不大于1 Ω。组群中所有机柜的不大于4AWG的电缆连接在一起。接地点机柜中最远地方的接地电缆总长要小于15.24 m（50 ft）。最小电位接地时选择与EMC接地点电位相同的地点接地AC机柜组。再通过将AC安全分布连接，同时避免在一个中间负载中心连接到大地的方法，从而最小化接地电位，连接电源分配板上的PGND。
3 结语
至此可以判断故障为辅助电源的负载端接地不良，导致更换电源模块时，控制器离线。此故障隐蔽，较难发现。针对该情况咨询了其他单位和厂家，未发现同样故障。为保障机组安全运行，消除此类隐患，计划停机对系统所有基座与导轨之间的连接进行排查，以保障机组的稳定运行。
[参考文献]
[1] 上海西屋控制系统有限公司.OVATION系统硬件培训手册[Z]，2005.
[2] 王峪梅.OVATION系统运行典型故障及处理方法[J].电子科技，2011，24（10）：132-135.
[3] 高巨贤.Ovation系统的网络故障判断及案例分析[J].自动化应用，2017（11）：86-88.
[4] 王志伟.Ovation系统调试阶段常见硬件故障诊断分析[J].科技创新与应用，2016（34）：102.
[5] 邵程安，郭勇.提高OVATION控制系统维护可靠性的分析与预控措施[J].浙江电力，2019，38（8）：110-114.
收稿日期：2021-03-29
作者简介：马俊龙（1988—），男，湖北荆门人，工程师，从事火电厂热工控制及优化工作。
闫超（1983—），男，湖北枣阳人，工程师，从事火电厂热工控制及优化工作。