860 萬 KW發(fā)電能力的 F級燃?xì)廨啓C發(fā)電機組均采用目前世界最先進(jìn)的MARK Ⅵ燃?xì)廨啓C控制系統(tǒng), 與之配套的聯(lián)合循環(huán) DCS 控制系統(tǒng)主要采用美國西屋的 OVATION。從一期的調(diào)試運行實際情況看, 這兩套控制系統(tǒng)的協(xié)同運行存在一些問題, 特別是以太網(wǎng)通訊, 全國各電廠不同程度出現(xiàn)了原因不明的隨機通訊故障, 影響了機組正常運行。從 GE 相關(guān)資料上得知, 不僅國內(nèi), 韓國和臺灣省使用這兩套控制系統(tǒng)的燃機電廠也頻發(fā)此類通訊故障。對此,GE 和西屋均采取了不少彌補措施, 包括系統(tǒng)補丁, 但效果均不明顯。因此各地設(shè)計調(diào)試單位只好盡量避免在控制邏輯中使用通訊量, 而轉(zhuǎn)用硬接線, 增加了調(diào)試和安裝工作的難度。在調(diào)試和運行期間也碰到了數(shù)次相關(guān)通訊故障, 從一開始, 我們就注意記錄故障發(fā)生點的相關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和信息, 從看似沒有規(guī)律的隨機故障中查找分析其中的必然聯(lián)系。目前, 已經(jīng)查知半山機組的通訊故障發(fā)生誘因, 不知國內(nèi)其他 9F 機組是否具有共性, 現(xiàn)將相關(guān)信息及解決途徑共享出來與同行共同探討。

  典型的通訊故障現(xiàn)象為: OVATION 側(cè)不定期通訊量全部變成壞點, 無法自愈, 只有重啟一對控制器才能消除故障現(xiàn)象。起初我們認(rèn)為是通訊點過多, 采樣頻率過密造成的 OVATION控制器 CPU 超負(fù)荷; 我們曾經(jīng)嘗試減少通訊點數(shù)、 降低刷新頻率、 刷新 GE 側(cè) CRM操作站的 SDB 數(shù)據(jù)庫, 甚至將通訊任務(wù)分?jǐn)偟?2 個不同的控制器組上, 但故障現(xiàn)象依然存在。經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn): 除了物理鏈路中斷(如拔除網(wǎng)線)會出現(xiàn)通訊故障外, 還有一種情況也會使VATION 控制器對通訊失去響應(yīng):當(dāng) MARKⅥ側(cè)的 CRM操作站進(jìn)行 REBUILD 操作。從 GE 現(xiàn)有資料知道, 各操作站和工程師站的 REBUILD 其實是對 HMB 的編譯過程, 即工程師更改了 MARK Ⅵ控制器的M6B 配置文件, 比如增加 EGD 點, 組態(tài)軟件編譯后產(chǎn)生 HMB文件, 對于每一個 HMI都對應(yīng)分發(fā)一個獨立的 HMB。用戶通過REBUILD 操作編譯 HMB 文件, 將配置信息傳遞給各 HMI站的CIMPLICITY 和 TCI (turbin control interface)。從而能夠在
CIMPLICITY過程畫面中得到新增的 EGD 點。所以, 當(dāng) MARKⅥ控制器的 M6B 文件發(fā)生改動, 各 HMI站必須做 REBUILD 操作。值得注意的是: 在各 CRM 站的 REBUILD 過程中, 系統(tǒng)將會停止并重啟 cimplicity 和 TCI, 期間會產(chǎn)生一段 GSM數(shù)據(jù)包的真空期, 也正是在這個時候, OVATION 控制器發(fā)生通訊故障,拒絕刷新通訊點。這就不難理解為何 REBUILD 操作會產(chǎn)生和鏈路中斷一樣的故障現(xiàn)象。從西屋相關(guān)文檔中我們知道: OVATION 控制器內(nèi)嵌類 U-
NIX的 VxWorks 操作系統(tǒng), 該操作系統(tǒng)內(nèi)核支持 TCP /IP 協(xié)議,因此能夠擔(dān)負(fù)接收 GE GSM數(shù)據(jù)包的任務(wù)。在其默認(rèn)配置下,會根據(jù) RFC1323(一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))定義一個接收窗口和時間戳選項, 當(dāng)錯誤包產(chǎn)生時, 只重傳標(biāo)記在窗口緩沖中丟失或錯誤的幀, 而不是重傳全部數(shù)據(jù)。從而提高 TCP 傳輸?shù)男屎涂煽啃浴Ｔ谔厥馇闆r下, 如果系統(tǒng)產(chǎn)生大量錯誤數(shù)據(jù)包, TCP 緩沖窗口將立即被錯誤標(biāo)簽占滿, 導(dǎo)致緩沖溢出, 由于 VxWorks 操作系統(tǒng)不具備自動清除緩沖的能力, 從而引發(fā)通訊故障, DCS 顯示壞點。此時只有重啟一對控制器方能清除緩沖溢出錯誤。由此我們得出通訊故障的發(fā)生誘因: 由于 GE HMB 編譯方式的特殊性, 在編譯過程中 GSM服務(wù)必須中斷, 期間勢必會產(chǎn)生大量錯誤數(shù)據(jù)包而造成 OVATION 控制器的緩沖溢出, 從而引發(fā)通訊故障。
  解決方案：經(jīng)過反復(fù)試驗, 我們得出兼顧兩個控制系統(tǒng)的解決方案: 不啟用 OVATION 控制器的接收緩沖。在VATION 手冊中我們得到改變控制器默認(rèn)接收緩沖的配置方法: 在控制器啟動配置文檔中不開啟該選項。 雖然這樣犧牲了一部分通訊性能, 但可以避免發(fā)生緩沖溢出錯誤。具體實現(xiàn)步驟:

1)在 OVATION 的 200 數(shù)據(jù)庫站 C:\OVATION\VXWORKS\DPU\LOAD 目錄下, 用文本編輯器打開 TARTUP.SCR 文件,在文件末尾加入 TCP_DO_RFC1323=0 ( 不寫這條語句, 系統(tǒng)默認(rèn)為 1, 即開啟接收緩沖)。
2)在DEVLOPESTUDIO 下分別 DOWNLOAD 1 /51 控制器,下載啟動配置到負(fù)責(zé)通訊的控制器。

3)分別重啟 1 /51 控制器, 使新配置生效。

更改配置后仍需注意的問題:
1)當(dāng) MARK Ⅵ與 OVATION 物理鏈路中斷, 如網(wǎng)線斷開或CRM操作站死機等極端情況, OVAION 仍會發(fā)生通訊故障。和以往不同的是, 當(dāng)鏈路恢復(fù)正常時, 通訊能夠自愈。
2)當(dāng) CRM站做 REBUILD 操作, GSM服務(wù)中斷時, 通訊量會瞬時出現(xiàn)壞點, 如果 DCS 控制邏輯使用通訊量, 將會對相關(guān)自動有一定影響, 因此不建議機組在線時進(jìn)行 REBUILD 操作。如果必須在線 REBUILD, 運行人員必須監(jiān)視有通訊量參與的相關(guān)自動, 如輔汽壓力控制, 燃?xì)饧訜崞鳒囟瓤刂频取７乐箟狞c產(chǎn)生調(diào)節(jié)波動。
3)我們建議更改 OVATION DCS 邏輯組態(tài)的默認(rèn)規(guī)則, 將包含通訊量的相關(guān)自動調(diào)節(jié)模塊的壞點檢測功能取消, 這樣機組相關(guān)自動系統(tǒng)的運行將不受通訊量瞬時壞點的影響, 即 CRM站的 REBUILD 操作可在任意時間進(jìn)行。更改 OVATION控制器網(wǎng)絡(luò) TCP 協(xié)議啟動配置后,經(jīng)過測試,當(dāng) MARK Ⅵ與 OVATION間數(shù)據(jù)鏈路發(fā)生中斷, 通訊能夠及時自動恢復(fù)正常,無需重啟控制器,免去了通訊故障后的人工干預(yù)。半山電廠3 臺機組做通訊配置更改后,控制系統(tǒng)通訊運行正常。

  近幾年來, 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)憑借其傳輸速度高、 容量大、 低成本、 開放性好、 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)勢, 已從辦公商業(yè)領(lǐng)域成功進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。國內(nèi)外電力設(shè)備供應(yīng)商均在其開發(fā)的產(chǎn)品中支持以太網(wǎng)通訊協(xié)議, 但是以太網(wǎng)通訊相比傳統(tǒng)的硬接線方式, 在可靠性和實時性上還存在差距; 因此, 對于機組重要參數(shù)和保護信號, 國內(nèi)還是習(xí)慣采用硬接線的方法。