摘要：本文首先分析了系统网络的结构，然后分析了故障现象以及原因，最后提出了相应的解决方案。
关键词：GE燃机；MARK；控制系统；网络通讯
从 2005 年初至今, 美国 GE 公司的燃机机组均采用目前世界最先进的 MARK VI燃气轮机控制系统, 与之配套的联合循环 DCS 控制系 统主要采用美国西屋的 OVATION。从一期的调试运行实际情况 看, 这两套控制系统的协同运行存在一些问题, 特别是以太网通 讯, 全国各电厂不同程度出现了原因不明的随机通讯故障, 影响 了机组正常运行。从 GE 相关资料上得知, 不仅国内, 韩国和台湾 省使用这两套控制系统的燃机电厂也频发此类通讯故障。对此, GE 和西屋均采取了不少弥补措施, 包括系统补丁, 但效果均不明 显。因此各地设计调试单位只好尽量避免在控制逻辑中使用通讯 量, 而转用硬接线, 增加了调试和安装工作的难度。
一、系统网络结构
在分析通讯故障产生原因前, 必须先了解 MARK VI及 O- VATION DCS 的网络构架: GE摒弃了上一代燃机控制系统MARKV的DENET网络 结构, 而在 MARK VI中采用当今通用的以太网 TCP /IP 协议, MARK VI控制系统设置有三级数据通讯网络:PDH 网(Plant Data Highway)、UDH 网(Unit Data Highway)和 IONET。IONET 是用于 MARK VI控制器内 3 个控制处理器、3 个保护模块以及扩展模块间通讯的网络。 燃机 MARKVI侧负责与 OVATION DCS 通讯的是各机组 的CRM操作员站:该站从UDH采集EGD点(机组过程量),然 后向 PDH 发送 GSM 数据包。 西屋 OVATION DCS 控制系统国内普遍采用 W3 系统构架, W3 为最常见的星型结构, 控制器与用户站连在同一个交换 机下。OVATION 侧负责与 GE MARK VI通讯的是一对相互冗 余的控制器, 中间经过一只 CISCO2600 路由器。
GE GSM 数据包由 CRM HMI 操作站发出后, 经过 GE PDH 交换机至 CISCO 2600 路由器, 然后转达到 OVATION 的 控制器对。
二、故障现象及原因
典型的通讯故障现象为:OVATION 侧不定期通讯量全部变成坏点, 无法自愈, 只有重启一对控制器才能消除故障现象。 起初我们认为是通讯点过多, 采样频率过密造成的 OVATION 控制器 CPU 超负荷; 我们曾经尝试减少通讯点数、降低刷新频 率、刷新 GE 侧 CRM 操作站的 SDB 数据库, 甚至将通讯任务分 摊到 2 个不同的控制器组上, 但故障现象依然存在。
经过反复试验发现: 除了物理链路中断( 如拔除网线) 会出现 通讯故障外, 还有一种情况也会使 OVATION 控制器对通讯失去响应: 当 MARKVI侧的 CRM 操作站进行 REBUILD 操作。
从 GE 现有资料知道, 各操作站和工程师站的 REBUILD 其 实是对 HMB 的编译过程, 即工程师更改了 MARK VI控制器的 M6B 配置文件, 比如增加 EGD 点, 组态软件编译后产生 HMB 文件, 对于每一个 HMI 都对应分发一个独立的 HMB。用户通过 REBUILD 操作编译 HMB 文件, 将配置信息传递给各 HMI 站的 CIMPLICITY 和 TCI (turbin control interface)。 从 而 能 够 在 CIMPLICITY 过程画面中得到新增的 EGD 点。所以, 当 MARK VI控制器的 M6B 文件发生改动, 各 HMI 站必须做 REBUILD 操作。
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值得注意的是: 在各 CRM 站的 REBUILD 过程中, 系统将会停止并重启 cimplicity 和 TCI, 期间会产生一段 GSM 数据包 的真空期, 也正是在这个时候, OVATION 控制器发生通讯故障, 拒绝刷新通讯点。这就不难理解为何 REBUILD 操作会产生和 链路中断一样的故障现象。
三、解决方案
经过反复试验, 我们得出兼顾两个控制系统的解决方案: 不 GE 燃机 MARK VI控制系统与 DCS 通讯故障分析 启用 OVATION 控制器的接收缓冲。在 OVATION 手册中我们 得到改变控制器默认接收缓冲的配置方法: 在控制器启动配置 文档中不开启该选项。虽然这样牺牲了一部分通讯性能, 但可以 避免发生缓冲溢出错误。 具体实现步骤:
1、 在 OVATION 的 200 数据库站 C:\OVATION\VXWORKS \DPU\LOAD 目录下, 用文本编辑器打开 STARTUP.SCR 文件, 在文件末尾加入 TCP_DO_RFC1323=0 ( 不写这条语句, 系统 默认为 1, 即开启接收缓冲) 。
2、在 DEVLOPESTUDIO 下分别 DOWNLOAD 1 /51 控制器, 下载启动配置到负责通讯的控制器。
3、分别重启 1 /51 控制器, 使新配置生效。 更改配置后仍需注意的问题:
（1）当 MARK VI与 OVATION 物理链路中断, 如网线断开或 CRM 操作站死机等极端情况, OVAION 仍会发生通讯故障。和 以往不同的是, 当链路恢复正常时, 通讯能够自愈。
（2）当 CRM 站做 REBUILD 操作, GSM 服务中断时, 通讯量 会瞬时出现坏点, 如果 DCS 控制逻辑使用通讯量, 将会对相关 自动有一定影响, 因此不建议机组在线时进行 REBUILD 操作。 如果必须在线 REBUILD, 运行人员必须监视有通讯量参与的相 关自动, 如辅汽压力控制, 燃气加热器温度控制等。防止坏点产 生调节波动。 近几年来, 工业以太网技术凭借其传输速度高、容量大、低 成本、开放性好、网络拓扑结构灵活等优势, 已从办公商业领域 成功进入工业控制领域。国内外电力设备供应商均在其开发的 产品中支持以太网通讯协议, 但是以太网通讯相比传统的硬接 线方式, 在可靠性和实时性上还存在差距; 因此, 对于机组重要 参数和保护信号, 国内还是习惯采用硬接线的方法。
参考文献：
[1]王小江.GE 9FA燃气电厂燃机火焰探测器可靠性研究与应用[J].中国设备工程,2016(03):47-49.
[2].阿尔斯通燃机业务完成交割,或助力国产H级燃机研发[J].热力透平,2016,45(01):74.
[3]张文杰,刘尚明,蒲星星,魏成亮.基于SIMULINK的GE9FA重型燃机启动过程仿真研究[J].热力透平,2011,40(02):125-129+133.
[4]周凡贞,王立清,王江洪,朱安君.GE 9FA燃机压气机增强型S1静叶片固有频率分析[J].汽轮机技术,2011,53(02):89-91.
[5]肖小清.GE燃机主控系统特点及其一次调频特性研究[J].汽轮机技术,2008,50(06):468-470+473.
[6]李勇辉,吴梅.GE燃机MARK Ⅵ控制系统与DCS通讯故障分析[J].工业控制计算机,2007(08):81-82.
论文作者:田志刚,刘敬亚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/7
标签：通讯论文; 控制器论文; 控制系统论文; 故障论文; 操作论文; 的是论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第11期论文;