三星电站监控升级改造通信故障分析

三星电站监控升级改造通信故障分析

王贤福

四川明星电力股份有限公司 四川省遂宁市 629000

摘要:我司发电站为了达到无人值班和少人值守的目的，使用工业自动系统，在不断迭代更新过程中问题层出不穷，本文所谈及的是几例较为棘手涉及多个厂家之间的的通信故障。

关键词：计算机通信；故障；升级；

引言：

三星水电站2012年6月完成综合自动化改造，下位机由PLC+LCU(微机)升级为PLC+触摸屏，顺控流程放下位机PLC中，上位机设置MAIN1、MAIN2热备服务器，存放数据库和上位机核心文件。

改造过程引发了许多驱动文件配置错误通信问题。

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图1 监控系统改造前后拓扑图

1 故障案例

1.1南瑞监控与许继10KV箱式站保护通信故障

1.1.1结构情况

改造前，三星站送调度的信号分两路，发电机数据通过COM机、电力猫、载波机经110KV电线传输。箱式站数据由RTU经电话网络信道传输调度。改造后统一由南瑞监控转发，使用CDT规约通信。

1.1.2、处理过程

串口板数据灯不亮，测量通信电压data+、data-  1.03V，排除地址错误与断线可能，检查许继通信机配置，发现串口模式是RS232，实际接线是RS485，修改为RS485方式串口灯闪烁正常。打开报文监视，如下：

EB 90 EB 90 EB 90 71 61 15 01 00 37 00 14 01 11 01 EE 01 2C 01 5E 07 1F 02 00 4D 07 D7

根据CDT规约定义，三遍同步字后是控制字。解析报文内容：类型为遥测，21个信息字，主站地址00 ，子站地址01。信息字按点表定义，第一点主变高压侧电流，十进制数据276，转发系数0.00293，计算公式：显示值=实际报文值*转发系数，即276*0.00293=0.80868（A），该二次电流值变比为10，所以一次电流值IA=0.80868*10=8.0868（A），发送端正确。

接收侧，打开nari目录下的驱动文件，cdtdef.h文件定义了头文件（#include部分）、数据枚举和程序预编译，没有发现错误。驱动文件cdtdef.c的主函数中不断调用MsgProcess()函数处理接收信文。

定位到MsgProcess( )信息处理函数段，处理代码如下：

S_val = （p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2）& 0xf)*256 + p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2+1];

If (s_val & 0x800)   s_val = -(s_val & 0x7ff);

f_val = s_val /2048;

drv_AIN1(pAIN,f_val,0,1);

蓝色背景部分是模拟量处理公式，P指针所指地址的值赋给s_val, 等号右侧CDT_WORD_LEN表示CDT字长。函数使用双循环提取信息字，i=0，j=0时，加号前后的地址是1、2，j=1时，地址是3、4，i=1时是为7、8和9、10，对应信息字段无误。

根据cdt规约定义，先传低字节后传高字节，*256是将数据提高一个字节，以区分高低字节。图中先取高字节，后取低字节，不对，改为：

s_val = (p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2] ) + (p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2+1] & 0xf)*256;

后面的if (s_val & 0x800)和s_val = -(s_val & 0x7ff)是判断该值是否超过2048，如果超过则取最大后加上负号，提示溢出（CDT规定数据位最大11位，从0-10，十进制表示为2047，如果超出，则将第11位置1，表示符号位为负），if ((s_val & 0x8000)||(s_val & 0x4000)) continue字段是无效时结束本次循环。

f_val = s_val / 2048是将模拟值除以2048赋给f_val，公式不对，改为：f_val = s_val / 1.0， 最后通过drv_AIN1(pAIN, f_val, 0,1)将数据写入数据库。修改后的驱动文件如下：

S_val = （p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2）& 0xf)*256 + p[i*CDT_WORD_LEN+1+j*2+1];

If ((s_val & 0x8000)|| (s_val & 0x4000)) continue;

If (s_val & 0x800)   s_val = -(s_val & 0x7ff);

f_val = s_val / 1.0;

drv_AIN1(pAIN,f_val,0,1);

替换后重新编译驱动文件，启动cdt规约进程查看，数据正确，故障解决。

1.1.3、案例1总结

本例是因为南瑞侧通信驱动文件不标准，信文处理高、低字节颠倒，导致转换后的数据差距大，数据溢出显示为负值，此故障一般出现在初始阶段，通信正常后非人为修改不可能再出现此类问题，维护人员应当格外小心，防止误修改，平时重要文件要做好备份。

1.2南瑞监控与南瑞辅机通信故障

1.2.1、结构情况

辅机改造范围包含顶盖排水、前池加压、检修排水、渗漏排水、中压气五大部分。将常规电气控制改为了PLC控制，同时对大功率设备增加软启装置，大量信号接线改为通信集中上传。

辅机通信均采用RS485，规约modbus。机组端使用25针的八串口板，开关站是9针的串口管理机，都采用CAN网方式与CPU模件通信

调试软件-SJ30B，可配置DI和AI点数、通信参数、串口地址、协议文件，软件生成*.sj的配置文件，下载至SJ30装置中，模拟Linux环境进入Workroom/txt目录中，将编译生成的驱动文件拷贝到sbin目录，最后远程登录SJ30装置拷贝驱动文件到同名目录下完成配置，重启设备开启通信。

1.2.2、处理过程

故障点1，串口板COM5通信灯不亮（配置第5口）。

查看配置文件和通信参数，考虑到双方没有握手成功（方式为一侧向另一侧根据配置的通信地址进行请求，双方相互确认再接收和发送数据），软件握手地址必须正确，根据点表，顶盖排水站地址为5，在SJ30B组态软件中查看报文显示连接不成功。

第一段为发送信文，5为对侧站地址。第二段接收信文报错，用MB20软件联机查看，PLC站地址是1，辅机站地址配置明显不对，离线将站地址改为5，下载配置，重启后查看串口板，RXD和TXD均连续交替闪烁，通信连接建立，双方握手成功。

故障点2，通道连接成功之后，启动SJ30B软件查看信文发现除校验位外，数据区全部为零，报文内容如下：

图2 SJ30中显示的报文内容

数据均为0表示数据区是空的。打开辅机程序，发现约定的R101-R126寄存器仅R101、R102、R109-R126有正确值，R103-R108段为空，模拟量寄存器没有收到数据。定位程序到COMMON，该处为程序通信处理块，

  处理块通过BLKMOV将开入点1-16储存到R101寄存器，模拟量将SEND_ALL变量转存给R103开始的8个字寄存器储存8个模拟量信号，但SEND_ALL变量并无它处调用处理，所以R103开始的寄存器为空。修改的方法有两种：

一、将SEND_AI1变为AI0001；

二、在模拟量处理字段（AI_PROC）为SEND_ALL中间变量初始化定义。                        

修改后联机查看R103和R104寄存器（顶盖水位的主、备用数据）有值，分别为5126和5118，换算后分别是0.70米和0.69米，与实际一致。

故障点3，SJ30B接收报文依旧没有改变，开关量和模拟量都没有，将头文件中PLC_REG_ADDR （起始寄存器地址）处由101改为100后报文数据内容都依旧为空，这就不对了，修改了寄存器地址后，由于读取位置变化，数据也应变化才对。

由于触摸屏和辅机PLC通信是完全正常，通信协议同样为MODBUS，可以参考触摸屏的配置。 打开EB8000触屏组态软件，定位到水位显示配置，寄存器地址为4x 1277，根据MODBUS规约定义4x为读取保持型寄存器，字R1~R4096对应的通信地址为1000~5095，起始规约地址为0。也就是说有1000的偏移量，R1277对应PLC中的实际数据地址是277。打开程序，在R277处果然找到该模拟量的取值变量AI_BUF1（该变量是品质处理后的AI0001）。

寄存器地址有1000的偏移量，驱动文件中起始地址就必须要加上1000。修改头文件PLC_REG_ADDR由101改为1100（MODBUS从0开始计算，地址是1100而不是1101）。保存，编译，拷贝，重启进程，查看报文，OK!所有数据与实际完全吻合。

1.2.3、案例2总结

该故障涉及的点较多，从硬件到软件，从辅机PLC配置到上位机机驱动文件，解决了一个问题又发生新的问题。由于时间紧迫，设备提供商南瑞公司未能做好出厂测试，这是导致此次故障的决定因素，同时也体现出自身对该类故障的深入了解。

结语

通信是监控的必须和基础，没有通信，没有数据交流，也无从谈起实现自动化监控。通信故障是一个比较普遍的问题，以后改造或维护过程中也许还会遇到更多不可思议的故障，但万变不离其中，牢固掌握基础和从根本思考是解决通信问题的万能方法，只要冷静的去分析和大胆尝试，再奇怪的问题也会被一一揭开。