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关于ABB DCS系统DSOE的应用与实践

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第23卷第3期 上海电 力 学院学报 V01.23.No.3 2007年9月 Journal of Shanghai University of Electirc Power Sep. 2007 文章编号:1006—4729(2007)03—0257一o4 关于ABB DCS系统DSOE的应用与实践 戴中林 (嘉兴发电有限责任公司,浙江嘉兴314200) 摘 要:在电厂的生产运行中,SOE的结论对事故的分析、判断起着重要的作用,SOE工作不正常将会误导 事故分析的方向,延误分析的进程.DSOE能处理多达1 500个开关量,这些点可分布在不同的PCU节点内, 分辨率高达1 ms.任意两个开关量的动作时间间隔1 ms以上即能被DSOE捕捉并分辨出动作的先后顺序.对 DSOE系统的原理、硬件组成、软件组态、常见问题进行分析和说明,并提出针对性的解决方案. 关键词:ABB;DCS;DSOE;应用与实践 中图分类号: 77 文献标识码:A Application and Practice of DSOE in ABB DCS DAI Zhong—lin (Jiaxing Power Plant Co.1td.。Jiaxing 314200,China) Abstract:The conclusion of SOE is very important to the analysis and judgement of accidents in opwer plants.If hte SOE runs in a wrong way,the analysis direction of event will be misled,and the analysis process wil be delayed.The DSOE(Distributed Sequence of Events)can process more than 1 500 switch signals at 1 ms resolution.which may be distributed in all kinds of PCU(Process Control Unit)gIids.This means that if htere axe any two of switch singals acting at more than 1 ms time interval,they can be captured and their sequence Can be discriminated.The principle of DSOE,the hardware,software configuration,common questions is analyzed and presented,and purposeful solution seheme is put forward. Key words: ABB;DCS;DSOE;application and practice 随着火电机组日趋规模化和复杂化,生产过 SOE报警系统,如电厂主机重要的测量信号、重要 程信息瞬间千变万化.当机组发生故障时,需要查 辅机的状态信号等.DSOE(Distributed Sequence of 找出真实原因,并采取有效措施,防止同类事故的 Events)能处理多达1 500个开关量,这些点可分 再次发生,这时就需要对事件进行追忆记录.而一 布在1 000个不同的PCU(过程控制单元)节点 般的故障只能做到秒级的分辨率,当事件发生后, 内,而且它的分辨率高达1 ms.这里1 ms的含义 往往同一秒内出现的信息很多,且不能分出先后 并不是说某个开关量闭合1 ms即能被DSOE捕 顺序,这就给事故分析造成了很大的困难.而SOE 捉到,而是指任意两个开关量的动作时间间隔1 就能更精确地反映事件情况,能以毫秒级的分辨 ms以上即能被DSOE捕捉并分辨出动作的先后 率获取事件信息,为事故分析提供真实有力的证 顺序.它是电厂进行事故分析的重要工具.本文通 据.大型火力发电厂将重要设备的状态直接进人 过对SOE系统工作原理、硬件设备、软件组态和 收稿日期:2007—09—04 维普资讯 http://www.cqvip.com

258 上海电力学院学报 2007拄 设备运行过程中出现的问题进行总结分析,供有 块时间保持主模件(TKM),1块多功能处理模件 关人员参考、交流. (MFP),1块时间顺序同步模件(SET),4块时间 1 DSoE的硬件结构及设置 顺序数字模件(SED).SED的具体数量根据现场 要求引入SOE的开关量的数目而定.SOE系统通 可将DSOE称为专用的服务器,包括1块网 过这些模件的相互通信及配合,构成了一种固定 络接口模件(NIS),1块事件顺序主模件(SEM),1 的结构形式.见图1. 图1 DSOE硬件结构拓扑示意 正常运行时主要有下列硬件设置. 模件保持时间同步. (1)MFP它作为SET/SED的主模件,扩展 (5)SET/SED SET与SED都是用于采集DI 总线上最多可以带1块SET和63块SED.主要用 信息的16通道模件,其分辨率可达1 ms.SET模 于原始数据的采集处理,向环路发送例外报告和 件负责接收从TKM模件传送来的时间信息,并同 提供SEM模件与事件之间的接口.在安装MFP 时进行解码. 之前,必须将它作初始化等处理,否则组态将不会 顺利下装. 2 SoE的工作原理 (2)SEM它是处理顺序事件的主模件,负 SOE子模件包含SET和SED,每毫秒扫描一 责从分散的PCU中采集顺序事件数据,探测顺序 次本模件的l6个通道,并将这些通道的状态与保 事件的触发和向操作站发送事件数据,能处理来 存在FIFO中的上次状态相比较,如果发现某点 自1 000个不同PCU的最多1 500个SOE点. 的状态发生变化,就在此点的状态后面打上时间 (3)TKM它用于向SEM模件和环路提供时 标记,随后通过扩展总线将此点的状态连同时间 间信息,以保证顺序事件记录系统与环路保持时 标记报告给MFP.MFP将这些信息保存在专用的 间同步.SW。为模件地址,在SOE服务器结点上 SOE缓冲区内. 必须设为:00001000,0=CLOSED(ON),1=OPEN 同时MFP中的FC241功能码的输出会变为 (OFF). 1。SEM监测到这个变化后,会向此MFP发一个 (4)嘟其端子提供TKM模件与所有SET ”read extended module problem report”指令,MFP 模件之间的接口,以使所有分散的MFP与SEM 会以”extended module problem report”的格式将 维普资讯 http://www.cqvip.com 戴中林:关于ABB DCS系统DSOE的应用与实践 259 SOE缓冲区内当前所有的点信息发送给SEM. 当SEM接收一个事件后,先用接收到该事件 的时间减去这个事件发生时的时间,然后用上述 的时间差和FC243的S 比较.如果这个时间差大 WAIT TIME加上预计的环路传送时间.在WAIT TIME设置不大时,对小系统可设为30 S,对大系 统可设为45 S,个别情况下可增加到60 S.操作员 站中SOE报表组态中定义的WAIT TIME决定了 当SOE触发标签变为1后,操作员站从SEM取 于S ,则认为该事件非法,于是向对应的MFP发 出一个命令,让MFP执行SOE复位,导致SOE报 表生成不正常.如果这个时间差小于S 则认为有 效,于是将它放在临时缓冲区中并启动一个定时 SOE数据前的等待时间.因为SEM中的SOE数 据是以”extended module problem report”的格式传 送给操作员站的,而且在一个时刻只能送往一个 器开始倒计时,计时长度为FC243的S .如果在 这个时间内又有其他的事件到达,这些事件也要 经过上述的判断,如果有效,那么这些事件也被放 到临时缓冲区中.接着SEM会比较临时缓冲区中 的这些事件的时间标记(亦即事件发生的时间), 并按照事件发生的先后顺序重新排序.当定时器 计时到零时,临时缓冲区中的所有事件将被送到 SEM的主缓冲区中.此后,当有新的事件到来时, 将重复上述过程. 临时缓冲区中的事件送到主缓冲区后,SEM 将内部的5 000号功能块置为1.操作员站通过相 应的SOE触发标签(RCM标签)监测到这个变 化,先等待一段时间(SOE报表组态中定义的 WAIT TIME)后,向SEM发一个”read extended module problem report”指令,SEM会以”extended module problem repotr”的格式将主缓冲区内的事 件信息发送给操作员站.此后,如果主缓冲区内又 有了新的事件,操作员站会再从SEM中读取新的 数据直至当前的事件记录关闭.一个事件记录 (即SOE报告)是否关闭由FC243,S:,S。,S 综合 决定,任意一个条件满足,则当前事件记录关闭. 当前的事件记录关闭后,临时缓冲区中新产生的 事件将不会进人主缓冲区,直到主缓冲区中的所 有事件因生存寿命到期而从主缓冲区中被清空为 止,而且操作员站在读取主缓冲区中的所有事件 后也不会立即打印报表,而是一直要等到主缓冲 区中的最后一个事件因为寿命到期而被清空之 后,才开始生成并打印报表. 事件在主缓冲区中保存的时间长短是由 FC243的s6决定的,由进人主缓冲区的时刻开始 计时.由于上述工作方式,此时间不能设置得太 长,否则容易导致报表生成的滞后及新事件在临 时缓冲区中的淤积.但也不能太短,如果在操作员 站读取SOE数据之前,事件就从主缓冲区中被清 空,SOE数据就丢失了.此时间应等于最大的 目的地.因此,对所有被激活的SOE报表时间的 设置都应错开几秒钟,使不同的操作员站能在不 同的时间里从SEM获取SOE数据,以避免通讯 阻塞. 3 DSoE的软件结构及组态 SOE的组态分为两部分:一部分组态在工程 师站EWS通过Composer(DCS工程师专用接口) 来完成,另一部分组态在操作员站SERVER通过 Conductor NT(DCS管理、过程控制一体化系统接 口)来完成.其中,工程师站的组态包括以下几 种. (1)SOE输人量的组态MFP利用FC241功 能码获得IMSET或IMSED的SOE数据,通过 FC242功能码建立IMSET的相关输人通道,以及 组态FC242,FC241,FC45等执行块和功能码,建 立SOE的数据库.月亮湾燃机电厂使用了1块 SET模件和7块SED模件,提供最大为128个数 字量进人SOE系统. (2)SOE主模件SEM的组态在Symphony 系统中,除组态接口功能码(在Symphony系统 中,用于过程控制的软件采用模块化的软件结构 即功能码,组态时根据工艺过程要求,利用功能码 生成组态逻辑即可.)FC242,FC241,FC45外,对 SEM也应组态,组态完成后生成FC244执行块. (3)SOE点列表的组态在定义SOE输人量 的相关参数及其触发条件工作完成后,按照 Symphony系统的常规进行编译下装,并定义为执 行模式.操作员站SERVER上的组态包括定义事 件发生实际需要报告的SOE数量、延迟时间、送 往打印的打印机地址、报表的格式类型等,组态后 生成SOE Recoder(SER).经过两部分组态后, SOE即可投人正常工作,主模件SEM处理由MFP 来的例外报告,读取TKM来的时间信息,监视 SOE输人量的触发条件,一旦事件被触发,立即将 维普资讯 http://www.cqvip.com 上海电力学院学报 2007焦 带有时间标签的数据形成定义格式的SOE Report 文件并打印. 由于DSOE能任意将两个开关量的动作时间 间隔1 ms以上,且即能被DSOE捕捉并分辨出动 作的先后顺序,因此,设计有DSOE报警信号设备 的开关,其状态均能按顺序被记录下来,这种功能 是一般的报警设备所不具备的.一般的报警器只 能报警到秒级,当发生机组MFT跳闸时,一瞬间 发生状态反转的信号很多,在秒级范围内就往往 无法判断事件发生的先后顺序,而DOS系统就能 对事件的先后顺序有清晰的判断.在操作系统服 务器生成具有时间顺序、设备状态反馈的EXCEL 报表,供工程技术人员分析判断. 4 DSoE故障处理案例分析 4.1 SEM未能正常工作 这种现象具有很大的隐蔽性,从表面看似乎 没有问题,SEM的状态灯常绿,TKM和NIS的状 态正常.但此时SEM已停止工作.这一点可以用 工程师站证实.当用Inspect扫描SEM模件时,不 能发现SEM的存在.从模件的表面也可以发现 SEM的异常,因为正常情况下,SEM下面的一组 红灯应该来回闪烁.但此时这组红灯固定,停止闪 烁.造成这一问题的原因是个别SOE点频繁动 作,比如某个温度信号在动作值附近来回摆动,使 得SEM来不及处理,最后导致SEM停止工作. 4.2 SOE报表上出现多个相同时间标志的点 在某个SET或SED模件被拔出再重新插入 或更换的过程中,将导致该子模件上的所有点被 重新扫描,并且把所有状态为l的点上报给 SEM,而且这些状态为l的点均有相同的跳闸时 间. 当某个MFP主模件的SOE从缓冲区溢出 时,MFP将会执行,使内部的SOE复位,导致将其 下属的所有SET或SED子模件中所有状态为l 的点上报给SEM模件,而且这些状态为l的点均 有相同的跳闸时间.缓冲区的大小是由FC241的 s 决定的.一般情况下,此值设为100就足够了. SEM收到某个MFP事件的时间与事件发生 的时间之差大于设定的最大等待时间(由FC243 的s 决定),则会发一个指令让对应的MFP执 行,使SOE复位,MFP重新扫描其下属的所有 SOE点,而且将所有状态为1的点上报给SEM, 并且这些状态为l的点均有相同的跳闸时间.在 环路负荷比较大的情况下,比如两套机组通过中 央环共用一套SEM模件,此种情况下,可适当加 大S ,但最好不要超过60 S. 4.3 SOE事件触发时SOE顺序记录时间和 Conductor NT历史记录时间不一致 SOE事件顺序记录时间由TKM提供,TKM 根据SEM提供的绝对时间将其内部时钟初始化, 作为SOE的主时钟.上述时间不一致的原因主要 是没有将SOE的主时钟调整准确.时间调整的正 确步骤为: (1)时钟系统停电,SEM停止运行后再从安 装槽中拔出; (2)查看环路中Server的时间级别,调整主 Se ̄er的时钟,即Windows的电脑时钟; (3)重新插进SEM模件; (4)SEM开始初始化并从环路上高时间级别 的设备获取时间,作为自己的标准时间. SEM投入正常运行后,环路上所有设备相应 完成各自的时间调整.值得注意的是,在时间调整 过程中一定要拔出SEM模件,否则时间调整将无 法进行.因为环路中将SEM级别(1l级)设定为 最高,其余DCS设备则根据主时钟自动进行校 准. 4.4 SOE报表未能真实反映设备故障 SOE的组态中对每一SOE事件需定义SOE Trigger的触发条件,在热工保护中,一般统一定 义为“l”触发.但是有个别保护采用反逻辑设计 定义为“0”动作,因此相应的触发条件需定义为 “O”触发,重新检查组态修改,恢复正常. 4.5恢复上电过程中模件不能完成时间同步和 设置SOE时间顺序 DCS停电检修后,在恢复上电的过程中发现 模件SET和SED信号灯闪烁,模件不能完成时间 同步,SOE时间顺序不能设置. 在ABB Symphony系统中,时钟同步包括两个 部分,即控制环CNET时钟同步和操作系统Conductor (下转第264页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 上海电力学院学报 2007矩 征3对于不同图像的信任度系数至少为0.9,表 参考文献: 明以上信息源具有较好的质量.因此,在接下来的 [1]耿伯英,彭稳高,朱华强,等.基于信息融合的模式识别方法 图像识别中,采用了基于上述信息源的数据融合 的研究[J].模式识别与人工智能,2002,15(3):339-342. 方法. [2] Sharer G A.Mathematical theory of evidence[M].Princeton Univ.Press Princeton,NJ.1976:82-86. 3.3实验结果 Barnett J A.Computational methods for a mathematical theory fo evidence[M].Pmc.7 Intl Joint Conf.on Artiifcila Int1e. 对于每一类图像,从所建立的样本集中选择 1igence,Vancouver,British Columbia,Canada。1981:868-875. 了50组数据进行测试.首先由AIC准则得到不 Garvey T D,Lowrance J D,Fischer M A.An inference techni— 同特征参数的信任度系数,然后利用DS推理方 que for integrating knowledge from disparate 8ouree8[M】.Pmc 7 Intl Joint Conf on Artificila Intelligence,Vancouver,British 法融合各个特征参数对图像类别进行判断,从而 Columbia,Canada,1981:310 ̄25. 完成对图像的识别.其识别成功率为90%,失败 Abidi M A,Gonzlaez R C.Data fusion in robotics and machine 率为10%. intelligence[M】.New York:Academic Press,1992:20-22. 从以上的识别结果可看出,当选用AIC信息 Waits E,Linas J.Muhiscnsor data fusion[M].Artech House, 准则进行融合识别时,能得到较好的识别效果. Bosten,MA.1990:35-40. Oliiver C,Courtlelemont P,Colot O.Comparison of histograms: 4 结 论 a tool for detection[J].European Joumal of Diagnosis and ,J 1J 11 1JSaf ety in Aut1Jom ation,1994,4(3):335 ̄55. 本文给出了一种利用AIC准则计算不同信 Ouled—Zaid A,Oliiver C,Marmoition F.Optimization du cedage 息源信任度系数的方法.从实验结果可知,借助 d"image par les crit ̄res d information[c].Toulouse:l8 AIC信息准则能够准确地确定各信息源的信任度 GRETSI,2001:572 ̄76. 系数.利用AIC准则可以对各信息源的质量做出 夏飞,李志斌,孟宪明,等。证据理论在相似图像识别中的应 用[J].上海电力学院学报,2006。22(4):363-365. 恰当的评价,在利用数据融合方法对图像进行识 别时,还可以降低识别结果的不确定性. (上接第260页) 时间级别的设置. NT时钟同步.两种时钟同步方式既拥有各自的时 钟精度级别,又相互制约.CNET时钟精度级别为 5结束语 0~11,Conductor NT时钟精度级别为0~10.由于 在电厂的生产运行中,SOE的结论对事故的 嘉兴电厂在机组投运后一段时间没有选用GPS 分析、判断起着重要的作用,SOE工作不正常将会 标准时钟,TKM接受CNET回路上最高级别标志 误导事故分析的方向,延误分析的时间.通过以上 设备的时间信息.CNET环路中SEM的时间级别 对SOE系统的分析,并对SOE系统在运行、维护 为最高级11级,CNET环路上的所有设备将自动 过程中的问题提出针对性的解决方案,为电厂安 跟随高级别的时间标准自动调节,因此在正常情 全生产提供了可供参考的数据资料. 况下,TKM从SEM模件获取环路时间信息. Conductor NT环路上设备时间级别高低由 参考文献: Conductor NT定义.对于同一设备,如果CNET环 [1]赖华欣,王东.SOE系统简介及故障处理[J].热力发电, 路时间级别与Conductor NT时钟的环路时间级别 2006,(4):47。 定义不一致,SET就无法取得时间信息,造成时间 [2]卢化,王蕙.INFI-90 SOE系统剖析[J].华东电力,1998, 系统紊乱.检查发现,CNET环路中SEM的时间级 (8):49-51. [3]刘一福,赵仕剑,唐海中.DCS系统SOE性能的测试及分析 别为1 1级,主服务器和其他服务器时间级别设置 [J].电力自动化设备,2005。(11):96-98. 的不统一,造成时间无法同步.因此,在每一次重 [4]刘文峰,傅强.几分钟分散控制系统的SOE性能测试比较 新安装操作系统时,均要重视Conductor NT环路 [J].华中电力,2005,(6):35-38. 

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