Symphony系统时序问题分析

王方超 倪仲俊

摘  要：本文针对Symphony系统的时序问题，结合工程案例，对其进行了具体分析，指明了时序问题在组态中的重要性及解决时序问题的一些防范措施。

关键词：ABB、Symphony、时序、火电

0 引言

Symphony系统是由ABB公司研发的企业管理和控制系统，属于分散控制系统（Distributed Control System，DCS）的一种。它有着物理位置分散、控制功能分散和管理功能集中等优势， 并且利用不断发展的科学技术， 逐渐完善其自身功能， 形成更为先进和完善的新型分散控制系统。

在日常工作中笔者发现，现场维护工程师在进行逻辑组态时，往往只关注常规情况下控制功能能否正常实现，对异常情况下逻辑时序的不同对功能的影响考虑得比较少，这无形中对逻辑的正确执行埋下了隐患，最终可能导致事故发生。本文结合笔者工作的案例对Symphony系统的时序问题进行探讨。

1 Symphony系统组态介绍

在Symphony系统中，定义了一系列可以实现不同功能的基础软件模块，并给每个软件模块指定一个代码，称之为功能码。当使用一个功能码时，必需给其指定一个块号（即块地址），从而成为功能块。控制器根据块号读取和传递数据。

现场维护工程师根据过程控制方案，选择一些合适的功能码，将其互相连接，同时对每个功能码设定一个块号和根据具体设计要求设定其内部参数，后将其存放到控制器中的过程称为组态。

控制器运行在实时操作系统上，控制器内的调度系统完成对任务的定时调度，可以认为控制器的控制过程是串行完成的，即在一个固定控制周期内，按顺序完成数据采集、控制策略运算、控制信号输出等过程。所以，时序也就是在DCS一个控制周期内完成一个控制循环时，各个环节执行的先后顺序。Symphony系统的控制器是从最低编号开始按增大数字顺序逐个执行内部组态的功能块。

2  案例分析

某电厂4号机组装机容量660MW，采用ABB公司的Symphony系统。每台机组设计有AB、CD、EF三层油层，每层四个油角，每个油角包含一根点火枪及配套点火器、一根油枪、一个油角阀、一个吹扫阀。每个油角设计了一套启动程序及一套停止程序。在启动失败、油角运行后灭火、油角阀故障三种情况下会自动启动油角停程序。油角停程序步骤为关油角阀，进点火枪，开吹扫阀，开点火器，关吹扫阀，退油枪。

某日在机务班组对AB、CD两层油层共八个角油枪检修工作结束后，运行人员根据工作票内容执行安措恢复操作。在对八个点火控制柜送电后，有七个控制柜对应的点火枪自动触发了进点火枪指令。当时的动作曲线如图1所示。

对单支点火枪动作曲线进一步分析后发现，是油角停程序触发导致的点火枪自动进操作。油角停程序判断逻辑逻辑框图如图2所示，括号内为该功能码地址。判断逻辑为当控制柜在远方控制时如果油角阀故障信号发出则启动油角停程序。

控制柜在远方控制信号由就地继电器送出，控制柜断电或控制柜旋钮打在就地位时为0，控制柜得电且控制柜旋钮打在远方控制位时为1。油角阀故障信号为逻辑判断信号，当油角阀反馈信号与指令信号不匹配时为1，当油角阀反馈信号与指令信号匹配时为0，当控制柜断电时，无反馈信号。因此，在控制柜从失电到得电的过程中，当控制柜在远方控制信号会从0变成1，而油角阀故障信号会从1变成0。

Symphony系统的控制器是根据块号由小到大执行的，因此上电的时机有三种情况，如图3所示。在①时机上电，由于继电器得电，控制柜在远方控制信号变为1，而运算到油角停程序判断块时，油角阀故障信号还未执行到，取上一控制器执行时值1，从而油角停程序出1。在②时机上电，先运算油角停程序判断块，控制柜在远方控制信号和油角阀故障信号均未执行到，皆取上一控制器执行时值0和1，从而油角停程序出0。在③时机上电，先是由于反馈信号正常，油角阀故障信号变为0，然后继电器得电，控制柜在远方控制信号变为1，最后油角停程序判断出0。各情况功能块值如表1所示。

从上面的分析可以判断出只有在控制器执行到3356功能块和3673功能块之间时上电，油角停程序才不会触发，而该控制器共使用块号5246点，3356功能块与3415功能块之间使用块号45点，3673功能块与3415功能块之间使用块号204点，所以上电时机①的发生概率为95.25%，上电时机②的发生概率为0.86%，上电时机③的发生概率为3.89%。点火枪不误动作的概率在4.75%左右，因此八个点火控制柜上电后，有七个角出现点火枪自动进的情况。

综上所述，此次设备误动作是在DCS 逻辑组态时，相关逻辑时序问题没有做过多考虑而造成的。 

3 防范措施

3.1 优化功能块地址

对于三个功能块的地址分配有六种情况，现分析一下另外五种情况。分别如表2至表6所示，按照二、四、六方式设置块号，都可以做到任何情况下均不会误动作。但是四和六的设置方式，在正常触发油角停程序时会比表2滞后一个运算周期，这在某些重要逻辑组态里也是需要考虑的，所以表2的地址设置方式最合理。良好的地址设置方式能够避免设备误动作且不影响程序响应时间。

3.2 合理设置延时

调整功能块地址能够有效避免误动作，但是对于逻辑修改者要求较高，需要对各种情况进行全面的分析判断，现实工作中操作起来有很大难度。对于故障动作响应要求没有即时要求的逻辑，我们可以在判断逻辑后添加一个控制器运算周期以上时间跨度的延时，就可以达到防止误操作的效果。

4 结论

随着DCS系统的更新换代，DCS的控制周期也越来越快，而我们在工作过程中往往忽视了在逻辑组态中时序问题的影响。本文中介绍的案例就一个警示，如果是主重要设备误动，那产生的后果是无法想象的。

因此，在进行逻辑组态中，一定要对时序问题引起足够的重视。热控工程师不仅要清楚被控系统的运行方式和运行要求，知晓逻辑要实现的功能以及要达到的目的，更要了解现场设备工作原理; 在逻辑组态时，全面考虑，在工艺流程基础上合理规划程序中不同功能码执行的先后顺序，并结合实际特殊情况，使用延时功能。最后，就是要尽量创造条件，模拟被控系统或设备的实际运行状况，做好相关试验，以此验证逻辑组态时序的正确性。

参考文献：

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作者簡介：王方超（1992-），男，助理工程师，从事火电厂热控系统工作。

倪仲俊（1987—），男，硕士，工程师，从事火电厂热控系统工作。

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