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          發電廠自動控制

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          【摘要】針對發電廠計算機自動控制系統(裝置)2000年問題(Y2K問題),闡述相應的測試方法、步驟及分類,認為應根據不同的測試對象,采取不同的測試方法和步驟;無論測試對象如何,一些測試方法是基本的,具有一定的共性。

          【關鍵詞】發電廠自動控制系統2000年問題測試

          AbstractInviewofY2Kproblemsofpowerplantcomputerautomaticcontrolsystem,thecorrespondingmeasuringandtestingmethod,proceduresandclassificationareexplained.Itisthoughtofthat,differentmeasuringandtestingmethodsandproceduresshouldbeadoptedaccordingtodifferentmeasuredandtestedobjectsareconsidered,somemeasuringandtestingmethodsarefundamental,havingacertainsimilarity.

          KeywordspowerplantautomaticcontrolsystemY2Kproblemmeasuringandtesting

          發電廠Y2K測試所涉及的對象一般有:(1)計算機自動檢測裝置或檢測系統,包括測量儀器儀表和有關的檢定系統等;(2)計算機控制裝置或系統,包括PLC、單回路/多回路調節器和監控系統;(3)其它計算機自動控制系統(設備),如分散控制系統(DCS)。對于不同的測試對象,應根據其具體運行情況及相應功能,采取不同的測試方法和步驟,才能最有效地測試不同對象的Y2K問題。但無論對象如何,有些測試方法是基本的和共性的。本文從發電廠Y2K問題測試方法、步驟、需選時間點段及發電廠Y2K問題分類等幾方面進行討論。

          1測試方法

          對于發電廠計算機自動控制系統(裝置)Y2K問題,一方面要測試系統能否順利跨越2000年,能否識別非法和無效日期,所有日期顯示是否正確;另一方面,更要測試系統在2000年前后能否穩定運行,功能是否正常,會不會引起誤報警乃至保護誤動作等。對于不同測試對象,應有不同的測試方法。

          1.1自動檢測儀表

          對自動檢測儀表進行Y2K問題測試,一般最好用離線測試法,即用備品備件外接信號源來對其進行測試,以免在測試過程中產生干擾信號,影響整個系統運行。

          1.2PLC和控制器

          首先應根據該PLC或控制器對系統的影響程度,決定進行離線還是在線測試。但有相當一部分PLC和控制器可能沒有日期和時間設置功能,無法進行直接測試。在這種情況下,應分2步進行:第一,若該設備有源代碼,應對源代碼進行分析,確定應用軟件何處用了時間功能,如定時器等;判斷這些時間功能是由實時時鐘或系統時鐘產生的,還是由計數器或脈沖產生的。若是由實時時鐘產生的定時,可能有Y2K問題;若是由計數器產生的定時,軟件本身應不會有Y2K問題。第二,應對該控制器的硬件電路進行分析,確定硬件電路是否有備用電池和實時時鐘RTC芯片等。若沒有這些芯片,硬件本身應沒有Y2K問題。如果以上2步都有明確結論,就可確定該設備是否有Y2K問題。

          對于類似單回路/多回路調節器的控制器,可直接測試其控制功能是否正常,也即對控制器硬件和應用軟件同時進行Y2K問題測試。對于由工業控制計算機構成的控制器,應首先對工控機本身進行測試,再對應軟件(如控制軟件等)進行測試。對于PLC,先用編程器對PLC本身進行測試,再對應用軟件進行測試。需注意的是,用編程器修改的是PLC本機的日期及其時鐘,而非編程器日期。

          1.3監控系統

          監控系統由上位機和下位機構成,或由人機接口MMI加PLC構成。首先應根據該監控系統對整個系統的影響程度決定是進行離線測試,還是進行在線測試。監控系統的Y2K問題測試分2大部分,即下位機測試和上位機測試。先對下位機進行測試,方法與1.2節所述類似;再對上位機測試,包括上位機本身和應用軟件測試;最后,對上位機和下位機同時進行測試,測試系統運行有無異常、功能是否正常。

          1.4DCS系統

          DCS是整個發電機組監控的神經中樞。為保證安全,在進行DCS測試前,應確保機組已停運。對于DCS,應首先進行單項測試,再進行系統測試,確保整個DCS不受Y2K問題影響。(1)DCS單項測試。先進行單個控制站、工程師站操作站的硬件和操作系統是否存在Y2K問題及其嚴重性,再對工程師站、SOE、控制站的各種應用軟件及其功能進行測試,如工程師站組態功能是否正常、SOE事件記錄功能是否正常、控制站的數據采集和控制功能是否正常。(2)DCS系統測試。單項測試后,為確認DCS控制站、操作員站和工程師站等單元間的接口、DCS數據庫(包括實時數據庫和歷史數據庫)、DCS監控和保護系統等的Y2K問題,應進行DCS系統測試。測試前,先找到DCS主時鐘,通過修改主時鐘時間對DCS進行系統測試,在各個關鍵時間段上考察DCS功能是否正常。必須進行測試的功能模塊有:保護、控制、操作、顯示、事件記錄、報警、打印、趨勢、組態、報表和上載/下載等。

          2測試步驟

          為盡可能減少對整個系統運行的影響,保證設備安全,測試前應認真、仔細地做好安全措施,包括現場安全措施、測試設備軟件備份和系統設置備份等。(1)測試前,準備好系統啟動盤和軟件安裝盤等;(2)測試過程中,記錄所有測試數據和過程;(3)測試完成后,恢復系統及其設置,包括恢復系統日期和其它設置到測試前狀態,如電氣、執行機構等。

          2.1測試前

          在實施測試前應做好以下工作:(1)確認被測試系統的相關資料和臺帳的正確和完整性;(2)驗明所有的日期輸入、輸出、顯示和內部時鐘;(3)做好被測系統軟件和數據備份;(4)記錄被測系統的設定參數;(5)測試前排除或記錄異常現象;(6)找出被測系統與外部系統的接口參數;(7)編寫測試作業指導書或測試規程;(8)開會審核測試作業指導書或測試規程;(9)做好被測系統的現場安全措施。

          2.2測試中

          在實施測試時應做好下面工作:(1)嚴格按測試作業指導書實施測試;(2)遵守測試程序的順序;(3)準備應急人員以應付意外事故;(4)輸入測試數據進行測試;(5)記錄所有測試情況和數據。

          2.3測試后

          完成測試后應繼續做好如下工作:(1)將系統時鐘回調到正確的正常時間;(2)在測試前,如被測系統與外部系統斷開,則恢復系統連接;(3)刪除所有測試文件,并將系統恢復至測試前狀態;(4)重新啟動被測系統,觀察系統運行是否正常;(5)準備支持任何測試后的生產啟動;(6)保證可用于審核和復閱的詳細測試結果。

          3需要選擇的日期

          無論發電廠Y2K問題的測試對象如何,以下日期是必須測試的:(1)特殊日期測試。以往軟件設計時,常把99/9/9作為特殊日期標志。在這種系統中,若輸入99/9/9,系統功能可能會發生異常,甚至不能執行系統功能。因此,必須測試1999/9/9。(2)世紀跨越測試。對于世紀跨越1999-12-31→2000-1-1,這是必須測試的日期。這時,要判斷系統能否正確跨越世紀、系統正常運行且現有功能是否不變和系統在21世紀時能否正常處理日期數據。(3)閏年測試。在設計軟件時因未考慮到2000年是閏年,因此若需處理與日期相關的功能時,系統可能會出現異常,導致不能正常處理日期數據。所以2000-2-28→2000-2-29,2000-2-29→2000-3-1是必須測試的日期。(4)人為設置日期測試。系統應承認有效的日期測試,包括:1999-9-9,1999-12-31,2000-1-1,2000-2-28,2000-2-29,2000-3-1,2000-12-31,2001-1-1,2001-2-28,2001-3-1,2004-2-28,2004-2-29,2004-3-1;系統應拒絕(無效)的日期測試,包括:2000-2-30,2001-2-29,2004-2-30,0000-00-00。(5)其它日期測試。如2000-12-31→2001-1-1,2010-1-1,2038-1-1等。以上日期,對于任何對象都應測試,且為更全面地測試對象的Y2K問題,還應根據具體情況考慮其它日期測試。

          4問題分類

          根據北侖發電廠(1999/1/25~2/3)和嘉興發電廠(1999/2/16~2/26)的計算機自動控制系統(裝置)Y2K問題測試情況,Y2K問題對發電廠計算機自動控制系統(裝置)的影響可歸結為以下4個方面。

          4.1沒有實時時鐘芯片或時鐘功能的控制系統(裝置)

          這部分設備雖然屬于計算機或單片機控制器,但因沒有實時時鐘芯片或時鐘功能,設備中沒有日期和實時時鐘,因此不存在Y2K問題。如小汽輪機控制器505、ROTORK電動頭、PMC軸封控制器和DFS火檢等。

          4.2“Y2KReady”的自動控制系統(裝置)

          “Y2KReady”是指在通電或斷電狀態下,系統(裝置)的時鐘存在Y2K問題,但系統功能不受影響,能照常運行。如:(1)不能順利跨越2000年,需要通過人工設置到2000年,但系統功能不受影響,可正常運行。如在世紀跨越時,年份變為1900,因有些操作系統最早年份為1980年,因此系統顯示1980年,需人工設置為2000年,如新華DEH使用的工控機、西門子DCS編程器PG750、SOE等。(2)無法識別或拒絕非法日期的設備,但不影響其功能,如某電廠的質量流量計,接受了2001年2月29日。(3)閏年問題。某電廠的廢水系統PLC,2000年2月28~29日測試,實測現象為3月1日,但系統運行正常。(4)日期顯示問題。某電廠2號灰控PLC,2000年2月28~29日測試,實測現象為2月28日,即時間變化,日期不變,但系統功能正常,運行穩定且無異常。

          4.3“Y2KOK”的自動控制系統(設備)

          “Y2KOK”是指在通電或斷電狀態下,系統(設備)時鐘不存在Y2K問題,且系統功能正常,運行無異常。這類設備有:某電廠的網控閉鎖裝置、電除塵中央管理機及爐內加藥系統等。

          4.4“Y2KNotOK”的自動控制系統(設備)

          “Y2KNotOK”是指在通電或斷電狀態下,系統(設備)時鐘存在Y2K問題,且系統功能不正常,運行異常,如某電廠的硅表。

          5結束語

          通過Y2K問題的測試,一方面可掌握發電廠自動控制系統(裝置)Y2K問題的嚴重程度;另一方面可借此制定Y2K問題的解決方案及各種應急措施,具有重要意義。所提出的測試方法、步驟、選擇的時間段和分類等幾方面問題,可供發電廠同行參考,希望共同對此問題進行深入、細致地探討,為保障機組安全、經濟運行,順利跨入21世紀打下良好基礎。