机组启动命令重复下发故障原因分析及解决方案

显示全部楼层 · 2024-8-7 09:14:19

摘要：调度控制中心通过SCADA系统远程控制天然气增压站设备向下游持续输送天然气。某天然气增压站压缩机组在调度控制中心下发启动命令后，若启动失败，机组再次满足启动条件时，出现无启动命令下发机组自启动故障。本文针对故障现象对启动控制程序展总结故障原因并提出解决方案。

关键词： SCADA系统；锁存指令；解锁指令

中图分类号：T 文献标识码：A 文章编号：1671-1041(2017)02-0036-03

0 引言
调度控制中心通过 SCADA 系统远程控制现场设备实现天然气管道的正常运行，压缩机组作为管道增压核心设备，其控制稳定可靠自然是重中之重。某增压站在中心远程启动命令下发后，当机组由于某种原因不满足启动条件启动失败时；若机组再次满足启动条件，出现没有人为下发启动命令机组自动启动的情况。这种自动启动情况非人为预期，同时也可能对现场检修人员造成不可预知的后果。本文通过故障现象，分析故障原因，提出解决方案，以确保机组安全平稳运行。
1 机组启动命令重复下发原因分析
1.1 机组启动命令数据流向
压缩机组作为复杂程度较高的设备自带1套控制系统，UCP（机组控制盘）系统。调度控制中心下发的启动命令通过 SCADA 系统发送至 UCP，UCP 执行相应逻辑，完成机组启动进程。机组启动命令下达数据流向如图 1 所示。当机组就地启动时（UCP 启动），机组启动失败，再次满足启动条件时，机组未出现自动启动的情况。当机组远程启动（调控中心人机界面下发命令）时，机组启动失败再次满足启动条件时，则会出现机组自动启动的现象。由于机组就地不会出现故障现象，机组启动失败后自启动故障原因主要集中在 SCADA 系统 PLC 的启动控制逻辑。
1.2 SCADA 系统 PLC 启动控制逻辑分析
该天然气增压站 SCADA 系统 PLC 使用的 Rockwell 公司 Controllogix5000系列 PLC，机组启动逻辑使用梯形图（LAD）语言编程。主要控制逻辑如图 2 所示。梯级 6：当机组处于允许启动、远控、停止、外部启动条件满足状态时，中心 / 站控下达命令，输出 RYONS.0（机组启动中间变量）为“1”（TRUE）。RYONS.0 输出为 OTL 指令（输出锁存）。梯级 7：机组启动成功或启动失败可以解锁RYONS.0。梯级 20：RYONS.0 置“1”（TRUE），机组准备启动状态反馈置“1”（TRUE），机组厂房通风条件满足后，输出一个 60s 的计时器。梯级 21：计时器使能后，XSA 置“1”（TRUE），输出 60s。程序中 XSA 对应 PLC 的 DO 模块通道，XSA 置“1”（TRUE）时，输出信号至 UCP 系统，UCP 启动机组。梯级 23、24：机组启动命令下发 45min 后（2.7×106ms），若没有收到成功信号，则输出机组启动失败。

图 1 机组启动命令下达数据流向
Fig.1 Unit start command data flow direction

图 2 SCADA 系统 PLC 机组启动控制逻

Fig.2 SCADA system PLC unit start control logic

1.3 命令重复下发原因分析
RYONS.0 程序中为OTL 指令。AB PLC 中，OTL 如果被使能，数据位会保持置位（TRUE）状态直到被清零（FALSE），通常用输出解锁（OTU）指令来完成清零（FALSE） [1,3]。若没有 OTU 指令解锁 OTL，即使梯级条件由“1”（TRUE）变为“0”（FALSE），OTL 仍然保持为“1”（TRUE） [2]。因此，机组启动命令下发后，RYONS.0会一直置“1”（TRUE），直到机组启动成功（机组硬线信号反馈）或机组启动失败（机组启动计时器 45min 计时）信号解锁 RYONS.0。若机组启动失败，程序中 RYONS.0 仍会在启动命令下发后的45min 内保持““1””（TRUE），直到机组启动失败 (45min 计时完成 ) 解锁 RYONS.0。压缩机组作为一个复杂的受控设备，启动包括机组状态检测、工艺设备吹扫、润滑油站启动、启动电机启动、点火、提速、启动电机脱扣、升速等多个过程。若在启动命令下发的 45min 内，由于某种原因机组不满足启动条件（此时启动失败），此时 RYONS.0 作为输出锁存在控制程序中仍然保持为“1”（TRUE）。若此时机组启动条件再次满足时，XSA 会重新输出一个 60s 的信号，机组 UCP 系统会自动再次启动机组（此启动非人为预期，同时可能对现场检修人员造成伤害）。

2 解决方案
通过启动程序分析，发现造成机组无命令自启动的原因是 RYONS.0 在启动的 45min 内锁存，若机组在 45min 内启动条件由不满足变为满足，由于 RYONS.0 一直处于置位状态（TRUE），机组会再次自动执行启动逻辑。检查分析机组 UCP 控制程序，机组正常启动只需接收SCADA 系统的脉冲信号即可完成启动过程。因此，需要对SCADA 系统机组启动程序进行相应修改，修改逻辑如图 3所示。

图 3 机组启动逻辑修改部分
Fig.3 Unit startup logic modifi cation

程序中 RYONS.0 作为中间变量，不仅涉及启动命令输出，而且也关系到机组启动失败计时器计时。考虑程序修改尽量不改变程序的原有结构，因此仍保持 RYONS.0 为锁存信号。梯级7中新增 RYTIME[3] 计时器，计时器预设值 3s。梯级21中，通过RYTIME[3] 的计时位 3s触发RYTIME[7] 计时器，RYTIME[7] 预设值 3s，该计时器的计时位触发 XSA 输出 3s 脉冲信号至 UCP 控制系统，完成机组启动过程。通过使用计时器计时器计时位完成启动信号 3s 脉冲信号输出，避免信号锁存在通道中导致机组启动命令重复下发的情况，同时也保证机组启动失败计时器在启动过程中正常计时。

3 结语
程序修改下装至 PLC 后，经实际检测机组启动正常，在机组启动失败情况下，不会出现机组自动启动的现象。PLC 控制程序编制时，应掌握被控对象接收信号类型。使用锁存变量时，应关注受控对象控制过程解锁是否存在纰漏，避免非预期情况下工艺设备动作，保障生产安全平稳。

参考文献：
[1]邓李 . ControlLogix 系统实用手册机 [M]. 北京 : 机械工业出版
社，2008,01.
[2]钱晓龙 . ControlLogix 系统组态与编程功能：现代控制工程设
计 [M]. 北京 : 机械工业出版社，2013,6.
[3]Rockwell Automation《Logix5000 通用指令集》[Z].2006.

作者简介：葛芸芸（1986-），女，乌鲁木齐人，助理工程师，本科，研究方向：输油气管道自动化系统。

[AB] 机组启动命令重复下发故障原因分析及解决方案

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