新华公司XDPS系统问题分析与处理

新华公司XDPS系统问题分析与处理

摘要：本文就长兴电厂二期工程调试中曾出现的问题，对新华公司XDPS系统的品质传递、扫描时序、页面执行周期等方面问题进行了分析、研究，并提出了问题处理的方法，供同行参考。

关键词：XDPS系统问题分析处理

概述

上海新华公司制造的XDPS控制系统是目前常用的电站分布式控制系统之一。它由高速实时数据网络和人机接口站(MMI)与分散处理单元(DPU)三大部分组成，可以完成实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，可以对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。

高速数据网是XDPS最重要的部分，主要完成实时信息的共享和文件与打印的共享。XDPS的通讯网络是以以太网为基础的局域网，它的主干网络采用环形冗余以太网，通讯速率10Mbps/10 0Mbps。XDPS的高速数据网分为两个部分：一个为实时数据网，一个为信息数据网，采用TCP/I P协议。网上最多可连接250个节点（包括80对DPU节点），系统中可定义128,000个全局实时点。

DPU面向被控对象，进行快速数据I/O和闭环控制计算，完成报警检测，同时接收操作指令和组态修改指令。DPU由冗余电源、两台互为备用的工业微机、I/O卡件和接线端子板组成。工业微机采用通用的PC结构，使用Intel Pentium CPU，64M以上内存。其中模拟量最快的I/O 扫描周期为100ms，开关量最快的I/O扫描周期为50ms，SOE分辨率<1ms，追忆分辨率达100ms。

MMI是XDPS人机接口界面，是收集、记录、恢复各种记录的手段。MMI面向操作者，以流程图、棒状图、曲线、表格、按钮、对话框等方式提供数据，“解释”操作指令并送到DPU。MMI 提供强大的工程师工具，包括数据库生成工具，图形方式的流程图生成工具和图形方式的DPU

组态调试工具，使工程师能以可视的图形干预/组态/调试控制过程。MMI可被用作工程师站（EN G）、操作站（OPU）、历史记录站（HSU），所有功能又可在一个MMI上实现。

XDPS系统具有控制器物理位置分散、控制功能分散、系统功能分散和显示、操作、记录、管理集中的优点，而且溶入了当前先进的微处理器技术、CRT图形显示技术和高速安全的通讯技术，是一个功能完善且具有决策管理性能的新型分布式控制系统。但对热工控制而言，XDPS系统在使用中还会出现一些问题，需要特别引起注意，现结合长兴二期#3机组的调试总结如下：1.品质传递过程可能出现的问题与处理

在XDPS的组态中，模块之间的连线除了传递算法信息之外，还传递品质。品质通过模块的颜色来反映，绿色代表好的品质，红色代表坏的品质。一般说来一个坏的品质可能由下列情况造成：

1)卡件没有收到就地来的正确信号；

2)卡件收到的信号超过了其量程范围的10%（例如，卡件收到21.6mA以上的信号）；

3)模块计算非正常（例如，对<0的数据进行开方），

4)两选或三选模块中输入信号偏差越限。

品质是通过模块之间的连接来传递的，通常情况下XDPS的默认配置就是将上级模块的品质原封不动地传递到本模块，简而言之就是“一坏坏到底”，只要坏品质模块连接后的模块都会变坏。通过下面的设置可以使得坏品质不往下传递：

1)将模块属性中品质的传递方式改为0（注：属性品质传递设置中，1和2没有区别，其传递的效果相同）；

2)将功能块关闭，此功能块传递的品质将变好；

3)使用TwoSel、ThrSel等特殊模块（这些模块会根据入口参数变坏的个数和自身参数的选择来决定品质的传递方式）。

由于品质传递特性的特性，使得在XDPS中会出现一旦品质变坏就再也无法变好的情况。以下面的例子来说明

图1. 品质传递示意

在图1中，该组态由页间引用模块XPgAI、参数选择模块SFT和加法模块ADD组成，按照默认配置选择品质传递方式为1，一旦XPgAI的品质变坏，不论XPgAI的品质如何变化，SFT模块的出口参数品质将始终变坏。这是因为XPgAI将坏的品质传递给SFT后，SFT的出口参数就是一个坏的品质，按照组态的连接方式，当其下一次扫描计算时，首先会取其出口参数的品质，由于此参数品质已坏，所以无论XPgAI的品质如何变化，SFT的出口还是保持坏的品质使得ADD模块无法正确传递XPgAI的实时品质。

在组态中应该尽量避免此类情况，如必须如此组态则最好通过另一路传递XPgAI的品质，而将SFT的品质传递方式设置为0，图2中是修改后的组态示意。

图2. 品质传递修改示意

组态修改后，SFT模块上方的MUL模块负责传递XPgAI的品质，SFT负责传递XPgAI的数值，这样一来最终ADD的出口参数不仅传递了所需要的数值，而且正确的实时反映了XPgAI的品质。

另外比较系统的处理品质传递的方法是：列出需要品质判断的信号清单，单独增加品质判断逻辑，从而取消所有组态模块的品质传递特性。

2.扫描时序问题与处理

和ABB等其他系统不同，XDPS是直接借用的TPC/IP的网络协议来构建自己的数据系统，并没有改写网络中底层数据的传递方式。这样一来便出现了扫描时序的问题。

在新华的XDPS中，模块的扫描计算的先后顺序是可以人为规定的。其规律如下：在分布式计算单元DPU中，组态是以模块和页面的形式组织的，DPU会先根据页的计算顺序来调入计算页，然后将该页中的模块按照模块的执行顺序进行排列，依次调用计算。因此在组态时，需要格外注意扫描时序，避免逻辑没有按照预想的方向进行。

图3. 扫描顺序

图3所示的组态中，其上下两路的参数设置和连接方式是完全相同的，只不过上面一路的两个Timer模块的执行顺序为10、20，下面一路的为40、30。在DPU计算时，上面一路的顺序是从左到右，而下面一路的顺序则是从右到左。那么当XPgDI置1时，上面一路只需4秒可使得出口置1，而下面一路则需要5秒，虽然只相差了1秒，但是在逻辑中差别很大，有时甚至导致设备

的跳闸或者联动的失败。

因此在调试中需要严格检查逻辑的时序，按照预想的方向调整模块执行的顺序。一般说来，DCS组态是由左至右顺序执行的。在工程中常常是借用DPUCFG软件中模块的离线排序功能将组态按照从左到右的顺序排列好扫描顺序，然后下装执行。故检查那些由右向左的模块连接和在线新增模块是保证扫描顺序正确的关键。

3.页面执行周期的问题

和模块的扫描顺序相同，页面的执行周期也是XDPS系统调试中需要特别注意的现象之一。

在XPDS系统中页面的执行周期是指页面两次执行计算之间的间隔，它从50ms~60000ms不等，其默认的配置为500ms。因此当一个DPU中存在不同的页面执行周期的时候，可能会产生某些页面计算两次而某些页面才计算一次的情况，若此时存在页间引用，前一页多次计算后的数值，已经无法和后一页的连接相对应了。（也许逻辑组态也许问题不明显，数值计算组态则需要格外注意）

当某一页面的模块过多计算过于冗长，且该页面执行周期过小时。将会导致在指定的间隔时间内无法完成计算，从而使得DPU的计算负荷过大，甚至导致死机。当然一般情况下，使用简单模块搭建的DCS组态不可能有这么大的负荷，且页面中也已对页面中模块序号过大设置了报警。如出现模块序号过大报警时，最好能离线整理一遍组态，确保DCS系统的稳健性。

4.其他方面问题

1）冷端补偿

在新华的系统中，热电偶的冷端补偿通常设计安装在柜子底部，对整个柜子同时进行补偿，而由于空气的流动等原因，柜子上下部的温差可以达到4～6度，这个偏差不能满足测量系统精度要求，所以最好的方法是在每块热电偶的端子上预留一个冷端补偿，只负责对该块板子进行补偿，用以减小偏差。

2）信号强制和组态修改

信号强制和组态修改在XDPS中是十分方便的，可以在任一一台机器上完成，而且一经修改立即生效。然而这也是容易造成事故的地方，因为模块的调整和删除可能造成后续模块的状态变