TPS系统常见故障分析及解决措施

2012-08-15李宪文

科技视界 2012年27期

李宪文

（中国石油哈尔滨石化公司机动设备处黑龙江哈尔滨 150000）

DCS（Distributed Control System）集散控制系统，是上世纪70年代国外推出的自动化控制系统，通常称为DCS，其控制系统的功能是由不同的设备来完成的，当某个设备出现故障时，对整个系统影响降到最低。TPS系统，是美国Honeywell公司的一个先进的DCS产品，是将整个工厂商业信息系统与生产过程控制系统统一在一个平台上的DCS自动化控制系统。可与管理计算机连接，进行远程高级控制和管理。目前，我公司在用的DCS系统全部为HONEYWELL公司的TPS系统。

1 TPS系统节点及功能介绍

HPM：高性能过程处理器，用于扫描和控制TPS系统过程数据。

NIM：网络接口模件，提供LCN访问UCN的接口，转换LCN和UCN的通讯技术和协议。

HM：历史模件，文件服务器，支持LCN网络的系统活动、历史数据存储。系统事件用于系统性能的观测、调整和故障排除;过程历史数据用于生产过程监控。

GUS：全局用户操作站，TPS系统的人机界面，继承US的全部功能，基于Windows NT4.0平台（为NTFS分区）的Native Windows窗口使用。

控制网络包括局域控制网络LCN和万能控制网络UCN，LCN网实现集中管理，UCN网实现过程功能，与HPM、LM、SM、PLC等相连，实现各种控制功能。

2 系统常见故障的分析研究

常见故障有四大类：

2.1 通讯故障

LCN缆通讯故障；UCN缆通讯故障；I/0 LINK电缆通讯故障；GUS站与系统间的通讯故障。

产生故障的原因：设备损坏；电缆各种接头松动或脱开（常见故障）；外来电磁信号的干扰（LCN接地不好，经常出现故障）。

处理问题的措施：更换设备；重新将电缆进行连接，并用专用工具进行紧固；做好接地，满足系统的要求。

2.2 硬件故障

HPMM卡件或I/O卡件整个损坏（状态灯不亮）；1/O卡件部分损坏，如坏某个通道（状态灯闪烁）；操作站的硬盘，显卡，网卡等的损坏；其它设备的损坏。

产生故障的原因：由于本身元器件的故障；外部条件的影响：A.高电压或高电流的冲击；B.环境灰尘太大；C.环境温度过高导致卡件烧坏；D.环境湿度过高导致卡件短路或腐蚀。

处理问题的措施：对损坏的硬件进行更换；改善系统的工作环境，满足系统的要求。

2.3 软件故障

GUS操作站无法调出流程图或无法打开Native Window窗口；HM硬盘数据不冗余，HMO报警，冗余硬盘数据库不同步等；NIM不能冗余自动切换；HPMM挂起；I/O卡件 BOX SOFT FAILURE（整个卡件）。

处理问题的措施：对于GUS站，可以LOG OFF后重新登陆。如果不行则必须用“TPS System Software”的系统光盘恢复；对于其它设备的软件故障，如果通过采取措施可以消除的则该设备可以继续使用，否则必须进行硬件更换。

2.4 电源系统故障

电源箱损坏；电源箱性能变差，工作不稳定；保险烧或空开跳；电源线路故障。

处理问题的措施：对损坏的硬件进行更换；改善系统的工作环境，满足系统的要求；定期对电源箱的工作状态进行巡检。

3 网络及节点状态分析

3.1 GUS站维护

GUS站是TPS系统的唯一人机接口，一般为多台GUS站互为冗余。

LEDS红色闪烁时说明LCNP4板自检未通过，可能是LCNP4板有问题或通讯电缆接触不良。GUS通讯中断的现象：通过LCNP4状态监视，此外在流程图中的数据不变或显示“？”。处理方法：重新登录NT，按CTR+ALT+DEL键，登录到GUS用户后，隔1分钟，看数据有无变化，LCNP4灯是否为常绿，如仍不能通讯，请重新启机（GUS主机），若仍不成功，查看GUS与MAU通讯线接触是否良好。

3.2 HM维护

HM在整个TPS系统中占有绝对重要位置，是网络数据库存贮核心设备。而在配置上还是不冗余的，仅是硬盘作成冗余。当一个硬盘坏，更换时做一次同步即可。

HM启动有两种方式：自动启动和手动启动。操作员级日常维护用自动启动即可，即HM上电后自启，不需人为干预，成功后查看状态灯指示正常即可。

3.3 NIM维护

NIM是LCN与UCN接口模件，是两网通讯的唯一通路，采用双冗余配置，当两个NIM同时出现问题时，将使GUS站失去监控。HM与HPM通讯中断，影响生产。应注意内部时钟和外部时钟的选择。

3.4 HPM维护

HPM是TPS系统控制部分，直接控制现场设备，通过IOP及FTA与现场表相连，实现各种控制方案。在正常状态下，HPM柜前面所有状态灯应为绿色（或橙色）常亮，否则有报警存在，其中IOP状态灯为橙色时表示冗余配置时处于主处理器。

3.5 LCN网维护

LCN网属令牌总线网，连接电缆为IOBATE-2同轴细缆，终端电阻75欧姆，通过MAU盒与GUS主机相连。LCN网冗余两根电缆正常时每分钟切换一次，可在系统状态画面中监测。

1）一根LCNA缆故障

当一根LCNA缆故障时，不影响另一根LCNB工作，在系统状态画面中表现为CABLE A SUSPECT变黄闪烁，同时在SYS STATS状态报警灯亮，此时如果LCNA能工作，表示故障轻微，仍可继续工作。

处理方法：逐个检查LCNA的各个接头，其中注意MAU，LCNP4本身的故障可能性，同时要检查MAU盒接地是否良好等，一般可恢复正常.但处理时一定要保证LCNB工作正常。

2）二根LCNAB同时故障

此时CABLE AB FAIL，将会出现部分GUS有信息，部分GUS无信息现象。在Native Window中出现“NETWORK VIEW”报警，说明有多个令牌环存在，此时选中一个GUS按LCN OVERVIEW进人诊断画面，可查出LCN节点故障点所在，然后对应连接好，通讯故障便可解决，但需注意必须要进行LCN重新连接即LCN RECONNECT，将多个令牌环合成一个令牌环，以保证通讯正常，当某个节点SHUTDOWN重启后，将会自动加人整个令牌环。

3.6 UCN网维护

当出现UCN报警后，仪表人员应迅速判断是哪个UCN报警，并查看通讯噪音值为多少，正常时应为0。如某个节点处噪音值较高，说明故障点的可能性最大，此时可按RESET STATS进行复位，使噪音值清零，还可进行AB缆测试。同时对UCN缆，TAP，MODEM等进行检查，注意TAP隔离端和非隔离端的连接是否正确及接地是否良好，必要时采取防静电防干扰措施。具体处理措施可参见LCN网进行。