一、概述
調(diào)度控制中心通過(guò) SCADA 系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)天然氣管道的正常運(yùn)行，壓縮機(jī)組作為管道增壓核心設(shè)備，其控制穩(wěn)定可靠自然是重中之重。某增壓站在中心遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令下發(fā)后，當(dāng)機(jī)組由于某種原因不滿足啟動(dòng)條件啟動(dòng)失敗時(shí)；若機(jī)組再次滿足啟動(dòng)條件，出現(xiàn)沒(méi)有人為下發(fā)啟動(dòng)命令機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)的情況。這種自動(dòng)啟動(dòng)情況非人為預(yù)期，同時(shí)也可能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員造成不可預(yù)知的后果。會(huì)一科技通過(guò)故障現(xiàn)象，分析故障原因，提出解決方案，以確保機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行。
二、機(jī)組啟動(dòng)命令重復(fù)下發(fā)原因分析
1.1 機(jī)組啟動(dòng)命令數(shù)據(jù)流向
壓縮機(jī)組作為復(fù)雜程度較高的設(shè)備自帶1套控制系統(tǒng)，UCP（機(jī)組控制盤(pán)）系統(tǒng)。調(diào)度控制中心下發(fā)的啟動(dòng)命令通過(guò) SCADA 系統(tǒng)發(fā)送至 UCP，UCP 執(zhí)行相應(yīng)邏輯，完成機(jī)組啟動(dòng)進(jìn)程。機(jī)組啟動(dòng)命令下達(dá)數(shù)據(jù)流向如圖 1 所示。當(dāng)機(jī)組就地啟動(dòng)時(shí)（UCP 啟動(dòng)），機(jī)組啟動(dòng)失敗，再次滿足啟動(dòng)條件時(shí)，機(jī)組未出現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)的情況。當(dāng)機(jī)組遠(yuǎn)程啟動(dòng)（調(diào)控中心人機(jī)界面下發(fā)命令）時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)失敗再次滿足啟動(dòng)條件時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)的現(xiàn)象。由于機(jī)組就地不會(huì)出現(xiàn)故障現(xiàn)象，機(jī)組啟動(dòng)失敗后自啟動(dòng)故障原因主要集中在 SCADA 系統(tǒng) PLC 的啟動(dòng)控制邏輯。
1.2 SCADA 系統(tǒng) PLC 啟動(dòng)控制邏輯分析
該天然氣增壓站 SCADA 系統(tǒng) PLC 使用的 Rockwell 公司 Controllogix5000系列 PLC，機(jī)組啟動(dòng)邏輯使用梯形圖（LAD）語(yǔ)言編程。主要控制邏輯如圖 2 所示。梯級(jí) 6：當(dāng)機(jī)組處于允許啟動(dòng)、遠(yuǎn)控、停止、外部啟動(dòng)條件滿足狀態(tài)時(shí)，中心 / 站控下達(dá)命令，輸出 RYONS.0（機(jī)組啟動(dòng)中間變量）為“1”（TRUE）。RYONS.0 輸出為 OTL 指令（輸出鎖存）。梯 級(jí) 7： 機(jī)組啟動(dòng)成功或啟動(dòng)失敗可以解鎖RYONS.0。梯級(jí) 20：RYONS.0 置“1”（TRUE），機(jī)組準(zhǔn)備啟動(dòng)狀態(tài)反饋置“1”（TRUE），機(jī)組廠房通風(fēng)條件滿足后，輸出一個(gè) 60s 的計(jì)時(shí)器。梯級(jí) 21：計(jì)時(shí)器使能后，XSA 置“1”（TRUE），輸出 60s。程序中 XSA 對(duì)應(yīng) PLC 的 DO 模塊通道，XSA 置“1”（TRUE）時(shí)，輸出信號(hào)至 UCP 系統(tǒng)，UCP 啟動(dòng)機(jī)組。梯級(jí) 23、24：機(jī)組啟動(dòng)命令下發(fā) 45min 后（2.7×106ms），若沒(méi)有收到成功信號(hào)，則輸出機(jī)組啟動(dòng)失敗。
圖 1 機(jī)組啟動(dòng)命令下達(dá)數(shù)據(jù)流向
圖 2 SCADA 系統(tǒng) PLC 機(jī)組啟動(dòng)控制邏
1.3 命令重復(fù)下發(fā)原因分析
RYONS.0 程序中為OTL 指 令。AB PLC 中，OTL 如果被使能，數(shù)據(jù)位會(huì)保持置位（TRUE）狀態(tài)直到被清零（FALSE）， 通常用輸出解鎖（OTU） 指令來(lái)完成清零（FALSE） [1,3]。若沒(méi)有 OTU 指令解鎖 OTL，即使梯級(jí)條件由“1”（TRUE）變?yōu)?ldquo;0”（FALSE），OTL 仍然保持為“1”（TRUE） [2]。因此，機(jī)組啟動(dòng)命令下發(fā)后，RYONS.0會(huì)一直置“1”（TRUE），直到機(jī)組啟動(dòng)成功（機(jī)組硬線信號(hào)反饋）或機(jī)組啟動(dòng)失?。C(jī)組啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 45min 計(jì)時(shí)）信號(hào)解鎖 RYONS.0。若機(jī)組啟動(dòng)失敗，程序中 RYONS.0 仍會(huì)在啟動(dòng)命令下發(fā)后的45min 內(nèi)保持““1””（TRUE），直到機(jī)組啟動(dòng)失敗 (45min 計(jì)時(shí)完成 ) 解鎖 RYONS.0。壓縮機(jī)組作為一個(gè)復(fù)雜的受控設(shè)備，啟動(dòng)包括機(jī)組狀態(tài)檢測(cè)、工藝設(shè)備吹掃、潤(rùn)滑油站啟動(dòng)、啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)、點(diǎn)火、提速、啟動(dòng)電機(jī)脫扣、升速等多個(gè)過(guò)程。若在啟動(dòng)命令下發(fā)的 45min 內(nèi)，由于某種原因機(jī)組不滿足啟動(dòng)條件（此時(shí)啟動(dòng)失敗），此時(shí) RYONS.0 作為輸出鎖存在控制程序中仍然保持為“1”（TRUE）。若此時(shí)機(jī)組啟動(dòng)條件再次滿足時(shí)，XSA 會(huì)重新輸出一個(gè) 60s 的信號(hào)，機(jī)組 UCP 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)再次啟動(dòng)機(jī)組（此啟動(dòng)非人為預(yù)期，同時(shí)可能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員造成傷害）。
三、 解決方案
通過(guò)啟動(dòng)程序分析，發(fā)現(xiàn)造成機(jī)組無(wú)命令自啟動(dòng)的原因是 RYONS.0 在啟動(dòng)的 45min 內(nèi)鎖存，若機(jī)組在 45min 內(nèi)啟動(dòng)條件由不滿足變?yōu)闈M足，由于 RYONS.0 一直處于置位狀態(tài)（TRUE），機(jī)組會(huì)再次自動(dòng)執(zhí)行啟動(dòng)邏輯。檢查分析機(jī)組 UCP 控制程序，機(jī)組正常啟動(dòng)只需接收SCADA 系統(tǒng)的脈沖信號(hào)即可完成啟動(dòng)過(guò)程。因此，需要對(duì)SCADA 系統(tǒng)機(jī)組啟動(dòng)程序進(jìn)行相應(yīng)修改，修改邏輯如圖 3所示。
圖 3 機(jī)組啟動(dòng)邏輯修改部分
程序中 RYONS.0 作為中間變量，不僅涉及啟動(dòng)命令輸出，而且也關(guān)系到機(jī)組啟動(dòng)失敗計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)。考慮程序修改盡量不改變程序的原有結(jié)構(gòu)，因此仍保持 RYONS.0 為鎖存信號(hào)。梯級(jí)7中新增 RYTIME[3] 計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器預(yù)設(shè) 值 3s。 梯級(jí)21中， 通過(guò)RYTIME[3] 的計(jì)時(shí)位 3s觸發(fā)RYTIME[7] 計(jì)時(shí)器，RYTIME[7] 預(yù)設(shè)值 3s，該計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)位觸發(fā) XSA 輸出 3s 脈沖信號(hào)至 UCP 控制系統(tǒng)，完成機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程。通過(guò)使用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)位完成啟動(dòng)信號(hào) 3s 脈沖信號(hào)輸出，避免信號(hào)鎖存在通道中導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)命令重復(fù)下發(fā)的情況，同時(shí)也保證機(jī)組啟動(dòng)失敗計(jì)時(shí)器在啟動(dòng)過(guò)程中正常計(jì)時(shí)。
3 結(jié)語(yǔ)
程序修改下裝至 PLC 后，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)機(jī)組啟動(dòng)正常，在機(jī)組啟動(dòng)失敗情況下，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)的現(xiàn)象。PLC 控制程序編制時(shí)，應(yīng)掌握被控對(duì)象接收信號(hào)類型。使用鎖存變量時(shí)，應(yīng)關(guān)注受控對(duì)象控制過(guò)程解鎖是否存在紕漏，避免非預(yù)期情況下工藝設(shè)備動(dòng)作，保障生產(chǎn)安全平穩(wěn)。
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