(江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省启东市226246)
摘要：DY系列采集盒是火力发电厂中最为常用的数据采集装置，而多个采集盒通过网络构成的采集系统更为复杂，故障现象也多种多样，快速查找故障、消除故障尤为重要。本文对日常工作中遇到的各种DY系列采集盒故障的处理方法进行总结提炼，列举了几种非典型案例，并给出了相应的处理思路和方法，以供现场消缺中参考。
关键词：DY系列采集盒串行通讯LC卡
0引言
随着火力发电技术的快速发展，需要监视的机组各方面性能参数越来越庞大。如果所有监视测点均送至DCS系统，会增加DCS系统的负荷，同时也要增加DCS系统的硬件配置，增加运营成本。而采用DAS系统对大容量单元机组进行数据采集处理，开环监视，是确保机组安全、经济运行的有效措施。一般是多台DY系列采集盒组成一个数据采集系统，对大量群体数据进行监测，为DCS或者其他控制系统提供控制参数依据。由于DAS系统所涉及设备多、网络通讯复杂，准确、快速地排除DAS系统故障尤为重要。
1设备基本状况
某厂660MW火力发电机组共配置10套DY系列采集盒，用于采集发电机绕组温度和汽轮机各疏水管壁温度，供开环监视。通过屏蔽双绞线连接，采用串行两线制485方式，遵循MODBUS-RTU国际标准协议。DCS系统为艾默生厂商3.0.4版本，提供LC卡（串行通讯链路卡）进行MODBUS串行通讯。DCS系统采用两块LC卡件，一主一副，对通讯网络进行冗余配置。DCS逻辑中设计主、副网络切换功能，LC卡件检测到当前网络存在异常时，会自动切换到另一块LC卡件所在网络。
图1数据采集系统网络结构图
所用采集盒型号为DY-24C，主要特点为：单个采集盒最多可采集24个模拟量点、采用冗余通讯网络、采集盒内置显示屏等。通用性强，能测量各种强弱直流交流电压、电流信号，尤其适用于采集传感器转换的各种热电阻、热电偶温度参数及流量、压力、水位等电信号参数。测量数据可通过网络送计算机或直接送显示仪表作为显示用。
图2DY-24C采集盒内部主板图
在通行的系统连接中，协议双方（远程I/O与DCS等）最终采用的协议一般为MODBUS协议。MODBUS协议即通讯模式，是一种单对多主从模式的协议，广泛用于串口及其他方式的通讯方式中，适用于各种数据信号类型的通讯。它的优点是结构简单明了，通讯可靠，通讯数据量大，缺点是通讯速度相对较为缓慢，不适应于高要求的一些具反馈功能的系统。
2故障现象
某次机组停机检修期间，新增加了15支热电偶温度测点配置在10号DY采集盒内空余通道上。在所有电缆接线完成时，采集盒内部液晶显示屏上能正常显示这15个测点，均为室温23℃左右。但在DCS系统监控电脑上显示前10个测点正常，后5个测点为坏点，既采集不到后5个测点。现象如下图：
图3DCS系统监控电脑画面
因就地采集盒内显示温度正常，初步判断DCS系统采集过程中出现问题。首先重新启动采集盒和DCS系统串行通讯LC卡，故障依旧。随后连接调试电脑，查看LC卡件的MODBUS通讯报文，发现主卡中这15个测点均能接收到，但副卡无法接收到后5个测点。查看DCS逻辑，当前副卡处于运行状态。通过DCS逻辑操作端切换到主卡运行，后5个测点恢复正常。但这时又发生另一个异常问题，主卡运行几秒钟后报故障，DCS系统便自动切回副卡运行，5个测点再次变为坏点。
3处理过程
首先检查主、副LC卡件内部MODBUS通讯配置文件，均正常，没能发现错误之处。更换新LC卡，并对其进行重新配置，后5个温度测点仍然采集不到。排除LC卡件故障后，更换DY-24C采集盒主板，新增加的15个温度测点均正常采集到，并在DCS监控电脑上显示出来。
接下来处理主网运行报故障问题，在DCS逻辑中，强行屏蔽主网故障报警，将数据采集网络切换到主网运行，查看DCS系统监控电脑上所有DY采集盒所传送上来的测点，发现其中“发电机下层线棒出水温度”全部变成0。如下图所示：
图4强行切换为主网运行时的故障现象
经查看，所有这些变为“0”的测点均分布在第3号采集盒内，判断故障由第3号采集盒引起。
就地检查第3号采集盒，盒内液晶屏显示各个测点温度正常，串行通讯端口中副网数据收发指示灯闪烁正常，但主网指示灯不亮，检查主网通信接口，发现一根双绞线接线松动，将其紧固后，DCS监视电脑上数据恢复正常。
手动切换主、副LC卡的运行方式，均能顺利切换，卡件无报警，测点数值无异常。
图5紧固主网接线后数据恢复正常
4故障分析
对于上面发生的两个故障现象，一个发生在副网络上，部分参数采集不到；另一个发生在主网络上，运行时报故障。
故障的DY-24C主板，温度采集正常，主网端口数据发送正常，副网端口部分数据无法发送，导致LC卡可以采集主网的全部数据，但一部分副网数据无法采集，以致于DCS系统无法获取新增的后5个温度测点。
DCS逻辑无法从副LC卡切换到主LC卡，原因为主网络当中的3号采集盒主网网口接线接触不良，导致主LC卡检测到所在网络异常，发出报警信息，通过DCS逻辑再次切回到副LC运行。
结论
对于此次故障的DY-24C采集盒主板的判断，故障现象并非像平常所见的如整块主板失电、整个采集盒无法获取测点参数、某一路网络全部故障等等，具有极强的隐蔽性，容易让人误判是LC卡故障或配置不当引起。此次10号采集盒副网网络可以发送部分数据，并不是通讯完全中断，LC卡不能发出报警以提供给我们参考，所以处理起来往往会走很多弯路。
对于主LC卡运行状态下报警，容易让人迷茫，对于10个或者更多个采集盒组成的网络来说，确定故障点显得无从下手。任何一套采集盒，任何一条网线，任何一个LC卡配置参数都可以引起LC卡故障报警。对于本次案例来说，首先就是要让主用LC卡强行运行起来，暂时屏蔽故障信号，只有切换到主用网络，通过观察上传过来的测点数据，很容易判断故障点。
对于MODBUS串行通讯，会查看收发报文很重要，这是我们判断故障在串行网络上还是在DCS侧的关键点，一步一步地逐段排查。当然，对于网络故障现象有多种，引起原因也多种多样，此案例只是提供了一种判断故障点的思维和方法。
参考文献：
[1]上海辉程电气设备有限公司.DY系列远程I/O采集盒说明书.上海：上海辉程电气设备有限公司.