dcs故障及隐患浅析

dcs故障及隐患浅析（精选6篇）

dcs故障及隐患浅析 篇1

火电机组DCS系统失电故障安全隐患的调查及研究

Investigation and Research of Safety Hidden Troubles Caused by DCS Power Failure

in Thermal Power Plant Unit

刘复平

刘武林

朱晓星

LIU Fu-ping

LIU Wu-lin

ZHU Xiao-xing 湖南省电力试验研究院，湖南 长沙市410007

Hunan Electric Power Test and Research Institute, Changsha 410007, China

【摘要】 随着自动化程度的日益提高，大型火电机组对DCS系统的依赖性也越来越高。如果DCS电源系统及与机组安全相关的设备配置不合理，则一旦DCS系统发生失电故障，就可能引发主、辅设备损坏的严重事故。通过深入现场详细调查，掌握了湖南省内火电机组DCS电源系统及相关设备的配置现状，对DCS系统失电故障情况下的机组安全隐患进行了分析和研究，并根据有关规程及安评的要求提出有针对性的建议。对火电机组的技术监督及新机组的设计有重要的参考意义。

Abstract: With the accelerating development of automatization, large-scale power units are becoming more and more reliant on DCS system.If the power supply system of DCS and related equipments are not correctly configured, it may cause damage to unit when DCS power failure.Through detailed onsite investigation, we understand the configuration of DCS power supply and related equipments of power units’ in Hunan province.Some safety hidden troubles under DCS power failure were analyzed, and some pertinent advice were given according to related regulations.It is greatly beneficial to the technical supervision and the design of the power units.【关键词】 DCS 失电

调查

预防

Keywords: DCS, Power Failure, Investigation, Prevention

文献标识码：A

0 引言

近年来，火电机组由于DCS系统失电故障引起非计划停运的事故多有发生，有些机组甚至由于电源系统以及与机组安全相关的设备配置不合理，而造成了设备损坏事故。DCS系统失电故障已成为影响机组安全可靠运行的一个重要因素。

鉴此，湖南省电力试验研究院根据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（以下简称《二十五项重点反措》）和《火力发电厂安全性评价》的相关要求，结合部分机组DCS系统失电故障后暴露出来的问题，组织人员对省内主要火电机组进行了专项的DCS系统失电故障预防、处理及安全保证措施的调查和研究工作。主要工作内容分为三个方面：一是DCS及其他主要控制系统的供电原理和自身电源结构的情况调查；二是分析如何从技术和管理措施方面预防DCS系统失电；三是研究在DCS系统失去一路电源、全部电源、甚至全厂失电的各种情况下，如何保证机组及设备的安全。

通过以上工作，掌握了省内火电机组DCS及其他主要控制系统电源的配置情况，分析了发生各种失电故障情况下的机组安全隐患, 并从UPS电源结构、DCS系统内部电源配置、操作台按钮配置、热工主保护和DCS系统的安全可靠性等多方面提出了有针对性的建议，以求减少机组的非计划停运和由于DCS失电故障引起的设备损坏事故。调查方案

为使调查工作顺利开展，在工作前编写了调查和验证试验的总体方案,主要采用的调查方案内容包括：

检查UPS系统设计的供电原理图，确认UPS系统的工作电源、直流电源、旁路电源的来源和切换情况；检查机组DCS系统总电源柜的供电原理图，确认当一路电源失去时，另一路的切换原理，并进行切换时间测试；检查机组DCS系统主控模件柜、I/O端子柜的供电原理图，评价其供电可靠性及其对设备正常运行的影响程度；确认接地系统对各机柜交、直流供电系统的影响；重点了解FSSS系统MFT继电器板和ETS系统的供电方式，确认在其电源失去或主控模件（含PLC）失效（初始化或重启）时，继电器输出接点的状态；调查DEH、MEH系统在电源失去时，主汽门及各调节汽门伺服阀的输出状态，确认在系统电源失去时这些重要阀门是否能全关；调查TSI、火检系统在电源失去时，送往DEH、ETS、FSSS系统的保护接点的状态，并根据设计和运行要求，确认其正确性；了解操作台上停机、停炉、停小汽机、启润滑油泵等按钮的配置情况，并分析当DCS全部失电时，是否能够保证机、炉等安全停运的需求；整理出重要外部阀门和设备在控制电源失去后的状态清单，并分析对机组安全有何影响，重点是各抽汽电动门、抽汽逆止门、带保位功能的调节门、锅炉燃油系统、一次风系统、制粉系统等；了解DCS系统和其它保护系统的电源监视、报警系统的原理图，要求当部分电源或全部电源失去时，光字牌系统能立即报警，且光字牌的电源应独立于DCS系统之外；组织电厂相关专业人员按照有关规程和反事故措施的要求，分析现有的技术措施能否在DCS系统失去一路电源时，满足机组正常运行的要求；当DCS系统全部电源短暂失去（小于1秒）或长时间失去时，在DCS系统的主控模件重启或DCS失灵，通讯网络中断，运行人员无法通过操作员站对机组进行控制的情况下，能否保证机组安全停机的要求。主要问题分析

通过调查发现，各火电厂的DCS电源系统目前总体情况较好，但是由于基建设计和理解上的差异，还存在一些共性的问题：

2.1有不少机组DCS的电源配置不合理，部分机组采用单个UPS提供两路电源的方式供电（只要是共用一根出口馈线就应认为是单个UPS），还有部分老机组采用两台机组UPS互为备用供电的方式，当一台机组UPS检修时，就只有单路电源了。

2.2 部分机组抽汽逆止门、燃油跳闸阀等设备采用双线圈控制电磁阀，使得一旦系统失电，汽机就存在超速危险，锅炉也不能完全切除燃料；个别新投产的机组，磨煤机油泵、空预器控制采用长信号控制，DCS失电后，油泵、空预器会停止运行，可能损坏重要辅机。

2.3 部分没有DEH的老机组，其汽机跳闸系统采用带电动作设计，又没有采用可靠的电源（如直流电源）和电源回路结构，当控制系统失电时，手动按钮没有作用，只能到就地打闸停机。

2.4 部分机组不满足《二十五项重点反措》中“操作员站及少数重要操作按钮的配置应能满足机组各种工况下的操作要求，特别是紧急故障处理的要求”的规定，紧急故障情况的处理手段不完备，有的甚至还没有配置MFT硬跳闸板。

2.5 部分机组DCS及主要控制、保护系统的电源监视、报警系统不完善。建议

通过对以上调查情况的分析和思考，从预防和处理DCS系统失电故障的角度，提出以下建议：

3.1 DCS系统供电电源配置

对UPS电源的工作电源、旁路电源、直流电源均应有失电报警，且各电源电压应进入故障录波装置和DCS系统以供监视；DCS系统应由一路UPS、一路保安电源进行供电，或两路相互独立的UPS电源进行供电。这两路供电电源应分别从机、炉工作段取； ETS、TSI、火检等系统应该采用和DCS一样的电源结构；电气专业应对UPS电源定期进行切换试验，工作电源和备用电源的切换时间应小于5ms。

3.2 DCS系统内部电源配置

DCS系统内部的电源配置，应采用以下两种方式：一是2N方式，即每个模件柜有二

（四）个电源模件，一半电源模件由主电源供电，一半电源模件由副电源供电。一半电源模件就可以满足系统需要。电源模件输出的直流电源并在一起，作为I/O模件、主控制器和现场设备工作电源；二是两路交流进线电源互为切换备用，切换后的两路电源分别提供给一半的电源模件和主控制器（均冗余配置）使用。这样，即使电源切换不成功，也至少有一半电源模件和主控制器能够正常工作，以维持机组正常运行。部分老DCS系统电源不能互为切换备用，一路电源丧失时一半的电源模件和控制器停止工作，这种电源方式极不安全，必须改造。

火检装置、TSI装置及热工仪表电源柜等均应由两路不同来源的交流电源供电（可与DCS机柜电源来源相同），或采用经过切换后的电源。

各操作员站和工程师站应采用两路切换后的电源，或者将两路供电电源、切换后的电源分别向不同的操作员站供电，以保证一路电源丧失时，至少有一台操作员站可用。

DI模件的查询电压建议为+48VDC，以增加信号的抗干扰能力。

此外，还应该对DCS及ETS、TSI、火检等的任意一路电源状况进行监视；如有条件还可设计DCS电源电压超限、两路电源偏差大、风扇故障以及隔离变压器超温等报警信号，以便于及时发现DCS电源系统早期故障。

3.3 操作台按钮配置

手动停炉和停机按钮应各配置两个，每个按钮提供多对常开（闭）触点，两两串（并）联输出，即只有两个按钮同时按下，手动停炉停机指令才会发出。其中部分触点作为DI信号进入FSSS/ETS系统组态以触发停炉/停机的“软”信号，部分触点串入MFT硬跳闸板/ AST跳闸电磁阀的控制回路中以实现“硬”停机。

小机手动停机按钮和交/直流润滑油泵的启动按钮都是必要的：小机的手动停机信号，可以采用一路进DCS参与逻辑运算，一路串在跳闸电磁阀的控制回路中，以保证丧失电源也能够可靠停机；交/直流润滑油泵的启动按钮，应直接接到油泵电气的启动回路中，同时润滑油压力低的信号也应串在电气启动回路。这样一旦发生DCS失电停机，润滑油泵在没有DCS控制的情况下也能够自动启动，以保证汽机的安全。3.4 热工主保护系统的配置

对于采用DCS逻辑做MFT保护的机组，应配置独立的MFT硬跳闸板。硬跳闸板可以采用带电动作和失电动作设计：如果设计成带电动作，应使用由两路不同电源构成的并联回路，任意回路动作都应停炉。电源建议使用一路交流220VAC，一路直流110VDC，两路电源都应有失电报警信号；如果设计成失电动作，则不应使用两路交流电源（交流电源切换时可能造成短暂失电），可使用FSSS公用机柜本身提供的直流电源。硬跳闸板的输出信号应不通过DCS系统，直接接入就地设备的跳闸回路。

ETS系统建议采用失电动作设计。危急遮断系统无论是和ETS系统一体化布置，还是和DEH系统一体化布置，均应将手动停机触点在危急遮断回路中与逻辑发出的“软”跳闸信号并联。

3.5 其他相关设备的配置

抽汽逆止门、本体疏水门、燃油跳闸阀等建议从热工仪表电源柜中取电，并采用单线圈电磁阀失电动作的设计。机组最好配有空气引导阀，当DCS系统失电引起汽机跳闸后，抽汽逆止门和本体疏水气动门的压缩空气将被切断，抽汽逆止门能够关闭，本体疏水气动门能够打开，机组能够安全停机。目前大多机组在本体疏水气动门后还串联了一个电动门，若该电动门在失电时不能改变状态，则根据汽机防进水保护的要求，在机组正常运行中该电动门必须打开。

受DCS控制且在停机停炉后不应马上停运的设备，如空预器电机、重要辅机的油泵、火检冷却风机等，必须采用脉冲信号控制。否则当 DCS失电引起停机停炉后，这些设备就可能停运，从而可能损坏重要辅机甚至主设备。

3.6 制定DCS系统失电故障的反事故措施

由于机组设备的复杂性，DCS系统失电的故障情况有多种：有些可能是部分失去，有些只是短暂失去（小于1秒），有些可能长时间失去甚至全厂失电。紧急故障情况的处理不仅需要各种技术措施提供保障，更需要运行人员根据情况灵活处理。为防止DCS失电故障处理不当而扩大事故，需要制定可靠的DCS系统失电故障的反事故措施，并经常预演和不断完善，避免出现事故时惊慌失措，造成不必要的损失。结语

DCS系统失电故障的预防和处理，关系着火电机组的安全可靠运行。若有不慎，很可能引发辅机甚至主设备损坏事故。通过对多台新老火电机组现状的广泛调查和分析研究表明，在DCS系统失电的故障情况下，目前大多数火电机组均存在或多或少的安全隐患。而通过一系列技术改进措施，以及制定可靠的反事故措施，是能够消除这些隐患，从而更可靠地保障机组安全的。

2007-5-8

参考文献

[1] 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[S]，国家电力公司，2000年 [2] 刘俭，火力发电厂安全性评价[M]，中国电力出版社

[3] 王 斌，DCS失电处理及事故预案[J]，华北电力技术2006年12期

作者简介：刘复平(1973一)，男，湖南长沙人，热能动力工程专业，工程师，从事发电厂热工自动化技术的应用研究。

地

址：湖南省长沙市东塘水电大院62号：湖南省电力试验研究院热控技术研究所 邮

编：410007

电

话：0731-5542744 *** E-mail ：liufpmmc@163.com

dcs故障及隐患浅析 篇2

分散控制系统 (Distributed Control System) 是以微处理器为基础, 全面融合计算机技术、测量控制技术、网络数字通信技术、显示与人机界面技术而成的现代控制系统。其主要特性在于分散控制和集中管理, 即对生产过程进行集中监视、操作和管理, 而控制任务则由不同的计算机控制装置去完成。

随着技术的发展, DCS系统自20世纪70年代由美国霍尼韦尔 (Honeywell) 公司推出TDC-2000系统开始至今, 30余年间已经经历了4代。分散控制系统在工业生产过程控制中迅速普及, 广泛用于电力、石化、冶金、建材、制药等各行业, 成为过程控制系统的核心。分散控制系统的应用大幅度地提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性和可靠性。

和利时公司第4代DCS系统——HOLLi AS-MACS系统。HOLLi AS-MACS系统综合和使用了目前流行的PROFIBUS-DP现场总线技术, 通过利用先进的软件技术、网络技术、控制技术以及微电子技术, 使该系统满足了高端DCS系统所必备的高可靠性、易用性、先进性等要求。

(1) 高可靠性:HOLLi AS-MACS系统在设计、器件采购、制造、检测等各个环节保证了可靠性。系统平均无故障率时间 (MTBF) >10万h, 平均修复时间 (MTTR) <5 min, 系统可利用率>99.9%。HOLLi AS-MACS系统至今已在2 000多个项目上成功实施, 证明了HOLLi AS-MACS系统是成熟、可靠的系统。

(2) 易用性:HOLLi AS-MACS系统在软、硬件方面实现了易用性的2个原则:1) 易于系统维护人员使用;2) 易于操作工使用。

维护人员的易用性:系统易用分为硬件易用和软件易用, 硬件易用包括所有模块均支持热插拔、无跳线、零接线、容错、智能运行诊断、故障快速定位等等;软件易用包括界面的友好性, 流行的Windows风格, 标准化、模块化的软件组织方式, 丰富的在线帮助和组态帮助信息能够让维护人员在线查找到相应的组态信息和参数, 离线组态时对相应的功能块参数和使用一目了然。使得维护和组态时轻松、易用。

操作工的易用性:主要包括操作面板、设备符号、物料颜色, 甚至字体和小数点位数等统一的界面, 具有统一的规定和规范, 系统具有联机帮助和操作指导, 这些功能让系统的维护、操作人员可以不经过培训便可直接维护系统、生产操作。

(3) 先进性:HOLLi AS-MACS系统从多个角度考虑, 确保系统的先进性。我们把它概括为以下几个方面:1) 标准化包括硬件设计、生产的标准化, 软件标准化, 产品性能、接口的标准化等。2) 高级功能的提供, 系统还提供众多的先进控制模块、专用控制模块、系统函数调用接口的提供等。3) 新技术的采用, 如总线技术的采用 (支持PROFIBUS/HART/MODBUS等常用现场总线) 可以方便添加第三方设备。

随着电力行业的发展, 燃煤机组在装机容量、运行参数及标准上都有了很大的提高。作为机组的灵魂分散式控制系统实现了过程控制、过程管理的现代化。在这种情况下, 如果火力发电厂DCS系统异常, 将会使系统失控, 出现不可预知的事故, 甚至导致锅炉灭火、机组停运的情况, 带来严重损失。DCS控制系统的故障及隐患时有发生, 严重影响着机组运行。因此, 如何降低DCS系统故障, 防止DCS系统失灵已成为火力发电厂日益关注的焦点。以下就近年发生的DCS系统故障和隐患情况以及处理方法进行简要介绍。

1 DCS系统故障和隐患情况

(1) 由外部工作环境问题引起。DCS控制系统对外部工作环境的要求较为苛刻, 温度、湿度、灰尘及振动对热控电子设备有较大影响。严格控制电子间的环境条件, 可以延长热控设备的使用寿命, 提高控制系统工作可靠性。

针对这种情况, 电厂在各电子设备间内加挂了温、湿度计, 密切监视温湿度数据, 将电子设备间的环境温度控制在规程要求的18～24℃之间。另外, 我们加强每日巡检工作, 检查其是否符合规程标准的要求。针对电厂电子设备间的门经常开启的情况, 导致粉尘进入DCS硬件内部, 使计算机芯片的散热和绝缘下降, 我们制订了热工电子设备间进出入登记制度, 并严格执行。

另外, 提高和改善热控就地设备的工作环境条件, 也是减少DCS故障的一个重要手段。热控就地设备工作环境普遍十分恶劣, 提高和改善就地设备的工作环境条件, 对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。例如电厂通过改造, 采取防雨、防潮、防腐蚀措施将就地设备接线盒尽量密封;将就地设备尽量远离热源、辐射、干扰;就地设备如变送器、过程开关等尽量安装在仪表柜内, 必要时对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。

(2) 由通道或模块故障问题引起。过程通道故障出现最多的是I/O模件故障:I/O模件故障可采用系统诊断及万用表的测量判断与处理, 一般通过更换通道或更换备件进行处理, 至于其内部元件老化或其他原因造成的损坏, 热控人员一般不好判断。由于生产厂家的I/O模件制造已成一体化的趋势, 所以只能购买备件。这类故障在正常运行中出现的几率较低。在运行中更换模件时一定要做好安全防护措施, 诸如佩带静电手环等等。

更需注意的是在强电与弱电间要保持一定的间隔, 很多时候因为下雨会导致就地设备进水误发信号或者直接导致强电与弱电短路使得强电反串至模件, 从而造成模件损坏或烧毁。我公司就曾出现过输入输出模件损坏的情况, 蒸汽吹灰系统位置反馈与电气控制回路用行程开关共用一个设备, 接点粘连造成强电串入, 烧毁模块底座。

(3) 由操作员站或工程师站死机问题引起。这类问题相对其他硬件故障来说要多一些, 电厂曾经发生过硬盘或模件故障、通讯故障、冷却风扇故障、操作不当、数据线、电脑存储空间狭小等问题, 这类故障的出现一般是由于人机接口故障 (个别电脑死机) , 而大面积死机的情况较少, 可通过重启电脑, 删除不必要的存储空间, 检查通讯和软件设置, 更换风扇等硬件的方法进行处理。

(4) 由系统时间不一致问题引起。系统时间一定要保持一致, 如果不能保证, 那么极可能引起所有采集信号、指令反馈等信号时间冲突, 严重的将导致系统失控, 使得机组面临事故的边缘。

(5) 由干扰问题引起。由接地问题引起造成的干扰最多, 电焊干扰、备用电源的切换和大功率的无线通信设备 (如手机、对讲机等) 的使用也会对DCS造成干扰, 另外, DCS系统自身的干扰信号也会造成干扰。因此, DCS系统的接地问题越来越引起人们的重视, 尤其在电力行业, 大功率电器设备的启动和停止都会干扰DCS的控制信号, 造成不必要的故障发生。为了防止干扰信号串入系统, 必须严格执行屏蔽和接地要求及方式, 使得信号线远离干扰源, 同时采取防电源波动措施。对电子设备间、工程师站等重点部位, 应绝对禁止使用大功率无线电通信设备。

(6) 由人为因素引起。人为因素引起的DCS系统故障大多是由于检修人员工作疏忽、未看图纸仅凭印象造成, 导致检修人员走错间隔、看错图纸端子排接线。另外, 还有由违反工作票制度和工作监护制度, 错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作引起的。因此, 提高人员素质也是防止DCS系统故障及隐患的有效措施。

(7) 由DCS系统升级改造引起。在DCS系统的升级改造中, 切不可为了节省投资而选用不当设备, 同时在进行升级改造后的试验时, 要制定详细、完备的试验计划和方案, 将升级改造给系统带来的安全隐患降到最低。在合理投资的情况下, 一定要选用品质、运行业绩较好的就地热控设备, 以提高DCS系统的整体可靠性和安全性。

2 DCS系统处理方法

2.1 DCS系统紧急处理措施

(1) 当全部操作员站出现故障时 (所有上位机“黑屏”或“死机”) , 由于机组未设置后备硬手操及监视仪表, 应采取立即停机、停炉的处理措施。

(2) 当分散控制系统通信网络发生故障时, 造成所有数据不能刷新, 应按照“全部操作员站出现故障”, 采取立即停机、停炉的处理措施。

(3) 当主要现场控制站内部系统通信网络发生故障或主、副控制单元 (DPU) 均出现故障 (“死机”或“失电”) , 无法维持机组安全、可靠运行时, 应立即采取停机、停炉的处理措施。

2.2 DCS系统各功能故障紧急处理措施

(1) 当部分操作员站故障, 只有少数操作员站可监视和操作时, 应由可用操作员站继续维持机组的稳定运行, 但此时应停止重大操作, 并做好机组事故预想, 同时立即联系检修维护人员进行处理。

(2) DEH失电死机造成汽轮机跳闸时, 应按汽轮机跳闸处理。若未造成汽轮机跳闸, 则将DEH切至硬手操, 继续维持机组稳定运行, 如果此时无特殊情况应停止操作, 并做好机组事故预想, 同时立即联系检修维护人员处理。

(3) 辅助程控失电后, 运行人员应尽量稳定机组运行, 加强监视, 立即联系维护人员检修处理。在不能维持运行时 (运行设备跳闸, 备用设备无法启动) , 应采取紧急停止机组运行措施。

3 结语

dcs故障及隐患浅析 篇3

关键词 DCS；系统；热工自动化；应用

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0176-01

1 系统概述

DCS系统（集散控制系统）是新型的控制技术之一，它是通过应用计算机技术，集中的对生产过程进行操作、管理和监测，分散进行控制的技术。DCS系统有处理数据方便、通用性强、安装简单并且非常规范、控制功能完善、调试方便、运行稳定安全等特点，提高管理水平和生产的自动化水平，降低了原材料消耗和能源消耗，保证生产安全，提高劳动的生产效率。现在的大型发电机组分散控制系统DCS已是一种标准模式。近年来DCS系统控制功能已不仅仅局限于热机系统的监视、控制及大联锁等，发电机、变压器组、厂用电系统乃至开关场的控制也纳入DCS 中甚至像自动同期、励磁等指标、可靠性要求很高的专用设备，也有人尝试用 DCS（设计专用智能板件）来实现其功能。

2 DCS系统与PLC、现场总线之间的关系

2.1 DCS系统与PLC之间的关系

火力发电厂的热工控制系统已经广泛的应用DCS系统和PLC。目前，许多的PLC系统可以实现DCS系统能实现的功能，为了使PLC系统同DCS有相同的功能，还需要在下面几个方面下足功夫。

1）CPU的处理功能需加强，除了实现对顺序逻辑关系的处理功能，通过利用多任务的实时操作系统，PLC的CPU还能实现复杂回路计算和模拟回路调节等功能；

2）可以实现关键部件的冗余配置，如控制器；

3）网络具有确定性和实时性，如令牌环和令牌总线总线。与此同时，PLC的功能也逐渐的被DCS系统所包容，如可利用PLC编程语言来进行编程。

2.2 DCS系统同现场总线之间的关系

生产总线简化了系统结构，在设计、安装、正常生产运行的投运及维护检修各方面，都具有优越性。

1）节省硬件的数量和初投资。现场总线系统低级了变送器的使用数量，因为通过安装在设备前段的智能设备，它能直接执行多种计算机功能和传感控制报警，它的操作站可以采用工控PC机，这样就能大大降低硬件投资费用和控制室面积。同传统意义上的DCS系统相比，因为现场的快速总线通信已经能被PLC所支持，所以现场总线技术的采用可以减少大量I/O卡。

2）节省安装材料和费用。对于现场总线系统，其接线十分简单，因为一根电缆和一对双绞线上可容许挂接多个设备，这样就大大减少桥架、端子、电缆的用量，接头校对与连线的设计的工作量也相应的减少，投资也节省了，现场总线系统的采用可减少1/3电缆的使用量。

3）节省了用户费用，掌握高度的系统集成的主动权。原来，一旦DCS的某些功能出现损坏，用户就需要采用同一家的模板行，因为若要再采用其他厂家的模板会存在不兼容的问题。目前的现场总线遵循这同样的协议，系统集成的主动权就掌握在用户手里。

3 DCS系统在运行过程中故障分析

3.1 低压下DCS 系统失控分析

1）电源系统故障分析。电源系统卡指示灯变红，需要更换系统电源卡件。指示灯变绿是由于直流转换过电流引起，信号瞬间接地以及I/O卡件内短路造成电源卡损坏。

现场电源模件在速熔熔丝的作用下一般不会引起电源过流。但是当模件老化和保安电源波动时，会出现红色故障警报。

电源监视模件会在机箱高温、热敏电阻损坏时产生误警报。另外如果PFI功能设置不当，PCU供电电压瞬间的波动，信号瞬间接地，会使PCU柜严重故障，甚至使机组跳闸。为了避免这样的故障发生，需使PCU柜稳定供电，屏蔽电源故障中断PFI功能。

2）模件故障分析。MFP03状态指示灯变红，需要按复位按钮，复位无效的话要进行模件初始化，仍无效的话需要更换卡件。

控制总线和I/O扩展总线故障一般是由于上下机架之间的扁平连接线松动导致，部分I/O模件与主模件無法通讯。改善方法为大修时变扁平链接为紧固插槽式。

NPM/NIS通讯模件使用过程中无法无扰切换到备用的时候，PCU柜参数会消失，控制窗口变白，此时应马上利用M/A硬手操站操作以及监视相关参数。仪控人员应立即恢复PCU柜的NPM/NIS通讯模件运行。检修时最好安排NPM/NIS通讯模件冗余切换的试验。

3）部分模拟量信号漂移问题。系统抗无线电干扰的能力较差，在隔离器的影响下，热电偶和热电阻通道易引起电荷积累，使发送到系统的温度信号产生漂移。解决方法是，漂移信号在端子板上拆线然后再重新接上往往就能恢复正常。

4）卡件受环境影响。卡件对灰尘、静电较为敏感，对环境温度以及湿度要求较高，因此电子室应严格控制室温和湿度。尽量安排停机的时候对卡件的清灰工作，在清灰过程中，应使用绝缘垫、防静电护腕，以防不必要的卡件损坏。

3.2 解决电机失控的对策

1）合适的二极管加装在低压电气开关装置中的分闸继电器处，这样继电器在断开时所放出来的能量就能被吸收，从而可以降低干扰源。对同一电缆中的自身干扰，这种方法有较显著的效果，但对于外界的干扰，这种方法却不能消除自启动现象。

2）220VDC强电驱动的中间继电器加装在电气装置控制回路与DCS系统的低压电气开关装置侧。虽然交流感应电压在电气装置控制回路与DCS系统干扰中产生了，但该类中间继电器是由能量驱动的器件，产生的感应电压不能让该类继电器动作。此外，它也不易受到电磁的干扰，因为，这种中间继电器安装在电气低压开关装置侧，那么它与延时中间继电器（BZS-17型）之间回路就非常短。

上述的提到的技术措施采用后，系统自身的干扰源不仅被大幅度降低外，电气装置控制回路与DCS系统的抗干扰能力增强。

4 结论

DCS的系统构成使整个系统损害的概率降到比较低的水平，加上各种软硬件技术的不断走向成熟，极大地提高了系统的可靠性，因此DCS成为了当今工业自动控制系统地主流。与此同时，我们需要与时俱进的关注以及学习现场总线系统，网络技术， 无线连接技术，软件技术的新发展，使得DCS在应用中体现出更高的社会效益以及经济效益。

参考文献

[1]贾胜海,刘明东.DCS在锅炉控制系统的应用[J].应用能源技术,2003,2.

[2]薛辉.DCS PLC 现场总线系统在电厂的应用与发展[J].新疆化工,2009,3.

[3]王立国.低压电机在DCS系统时空的原因分析[J].煤炭技术,2009,4.

dcs故障及隐患浅析 篇4

摘要：近年来，随着经济发展和城市建设的不断加快，建筑工程项目不断增多，加之新材料、新结构、新技术不断出现并被广泛应用，建筑施工现场出现了大量的火灾隐患，如不及时加以监督整改，不仅会烧毁未建成建筑物及其周边建筑，也会给社会的公共安全和人民生命财产安全带来极大危害。近期建筑施工工地火灾事故呈现高发态势，强化建筑施工现场的消防安全管理，健全防火安全管理制度，消除潜在的火灾隐患，降低工地火灾发生率，已经是一项迫在眉睫的任务。

关键词：建筑施工现场 火灾隐患 防火措施

一、目前建筑工地存在的不安全现状

从目前看，建筑工地不安全现状主要表现在以下六个方面。一是绝大多数建设单位、施工单位，没有订立安全责任合同。单位法人代表的消防安全责任主体意识淡薄，没有认真落实防火安全责任制；二是没有建立健全用火用电管理制度和消防组织机构。有部分单位没有制订灭火应急疏散预案，没有对员工进行岗前培训和消防安全教育；三是临时建筑物耐火等级低。建筑工地大多都有许多临时建筑，如工棚、仓库、食堂、宿舍等，这些建筑大量采用竹子、木材、油毡等可燃材料；四是明火管理不严，无防火安全措施。由于施工现场做饭、熬沥青等需要使用明火及电焊作业，且易产生飞火，从而引燃可燃物引发火灾；五是施工现场消防器材设备设施配置不符合要求，甚至有少数工地未配备消防器材设备设施；六是施工现场大量油毡、木材、油漆、塑料制品及装饰、装修材料等可燃易燃物品乱堆乱放、混存混放容易引发火灾。加之建设工地施工现场因施工阶段性原因，往往存在消防车通道不畅、缺乏消防水源、部分施工现场消防设施和灭火器材缺乏等问题，一旦发生火灾，很难在第一时间处置初期火灾，导致火灾迅速蔓延扩大。

二、建筑工地易发生火灾的主要部位

（一）堆场。建筑工地现场一般都存放着大量的可燃材料，如木材、油毡纸、沥青、汽油、松香水等。这些材料除部分存放在条件较差的简易仓库内，绝大多数都露天堆放在施工现场，一旦遇到飞火很容易被引燃，进而蔓延成灾。

（二）外墙夹缝。目前大型工程中保温、隔音及空调系统等工程使用保温材料的地方越来越多，保温材料的种类繁多，在隔音保温效果较好的聚氨酯泡沫材料成为火灾事故元凶后，工程上转而寻找其耐火替代产品，如橡塑板、玻璃棉、岩棉、复合硅酸盐等。目前市场上最具代表性的是橡塑保温材料，它以丁腈橡胶、聚氯乙烯为主要原料，虽然具有一定的耐火性，但是“难燃”终究不可避免的在一定条件下“可燃”。2009年的央视大楼火灾就是因为燃放烟花引燃屋顶的可能材料引发。仅2010年，淮安市区就先后有新亚国际商城、万达广场、河畔花城等多个建筑和装修工地因非法用火引燃保温材料等引发在当地有较大影响力的火灾。

（三）冷却塔。冷却塔主要用于一些大型建筑工程、工厂中的空调、制冷、漂染等水冷却系统中，其主要材料为聚酯玻璃钢。聚酯玻璃钢属燃烧体，因此冷却塔安装、维修、拆卸时不得动用明火，如动用明火则必须采取相应安全措施。然而，就全国范围来讲，因冷却塔施工引发的火灾比比皆是。

（四）临时办公区域、宿舍。活动板房由于搭建便捷，成本较低，隔音保温效果较好，80-90%的建筑工地在办公、生活区采用活动板房，尤其是大型工地。在“5.12”地震后，简易安置房也多采用活动板房。活动板房其主要结构为由外层彩色涂层钢板和芯材组成的彩钢夹芯板，其芯主要由EPS或聚氨酯组成，外层一般为烘烤涂装型的镀锌钢板。芯材EPS是一种闭孔结构的硬质泡沫塑料，正常情况下，EPS被钢板保护时，小火源不易引燃它，但彩钢板结构传热系数大，耐火性能差，当遇到高温或EPS裸露接触一般火源时，EPS就很容易被点燃。劣质的彩钢夹芯板，芯材直接使用聚氨酯泡沫，其防火性能更差。

（五）厨房和电、气焊等动用明火的作业点。大多数工地都存在大型设备的安装甚至是临时制造，涉及到大量的气焊气割、电焊等作业，这种作业产生的飞火、火星极易成为着火源，引发火灾事故的发生。许多建筑工地由于场地限制，食堂与人员住宿、建材堆场无明显分隔，甚至一些工地存在“三合一”现象，这就给火灾的发生提供了条件。此外，部份民工乱设炉灶煮饭、烧水，都容易导致火灾事故的发生。仅2010年，淮安市区包括水韵天城、富士康等建筑工地因为职工生活用火用电不慎引发多起火灾。

三、建筑工地火灾隐患特点

（一）建筑物密集且耐火等级低，易燃、可燃材料多，火灾蔓延速度快。由于受施工现场局限性的影响，多数施工现场内的办公室、员工休息室、职工宿舍、仓库等建筑相互毗邻，或者成“一”字型排列，并且这些建筑大多为临时性，结构简易，且耐火等级多为三、四级。另外，一些职工宿舍与重要仓库和危险品库房相互毗连，甚至临时建筑物相互间隔仅用三合板等易燃材料进行分隔，加之只设置一个安全出口，一旦失火，人员难以疏散，极易造成火烧连营的局面。此外，因施工需要，部分施工现场仍然采用木制等可燃性的脚手架和易燃材料作为安全防护物，特别是装修现场既堆放有大量的可燃性装修材料，又存放有油漆等易燃易爆危险物品，一旦发生火灾，很容易造成猛烈燃烧，迅速蔓延。

（二）违章用火用电情况普遍，用电量大、电气线路敷设不规范。随着机械化水平的提高，施工现场机械化操作和用电量大幅度增加，临时性用电多的，安装极不规范，电线私拉乱接现象严重，特别是在工人宿舍和食堂，电线接头随处可见，由于电线移动频繁，致使绝缘层破损，易引起短路导致火灾发生，许多配电箱甚至随意安装在可燃木制构件上；部分电焊、气焊工作人员无证上岗，施工期间没有采取保护措施，氧气、乙炔等化学品随意存放；施工、住宿人员用火用电等管理不严，火炉、液化石油气等生活用火设施的使用、流动吸烟得不到有效控制，这些都极易引发火灾。

（三）不按施工图纸和消防要求进行施工，随意降低防火技术标准。少数建筑工程未经消防部门审批，擅自施工；有的虽然经过消防审批，但施工单位按着建设单位的意图擅自改变局部的平面设计；还有一些单位大量选用可燃材料，严重降低了建筑物的耐火等级，增加了建筑的火灾荷载，偷工减料现象严重，选用的电线、吊顶、龙骨、室内家具、地面铺设材料、墙布等根本不采取防火措施。

（四）员工缺乏消防安全教育，消防安全素质较差。在进行施工现场检查时，很多施工负责人不履行自身消防安全职责，认为消防管理是建设单位的事，与己无关，舍不得投入资金购置必备的消防器材。建筑工人流动性大，未经过严格的管理和消防安全知识培训，对于消防安全知识掌握较差，侥幸心理严重。另外，由于工人从事重体力活，下班疲劳睡觉不易醒，一旦发生火灾，发现不及时，极易酿成大灾。

（五）临时消防设施不齐，消防器材配备不足，消防通道不畅，导致小火酿成大灾。在一些工地中，除了较大的工地配备有少量的灭火器材外，在一些中、小型工地，根本无任何消防器材，一些施工地人员为图方便，将一些易燃、可燃材料及杂物随处堆放，造成消防通道不畅。一旦发生火灾极易造成严重后果。2010年12月29日，重庆市巴南区一建筑工地宿舍区起火，由于施工单位消防器材配备不足，致使火势蔓延成灾。

（六）矛盾纠纷多，易引发人为纵火。建筑工程影响范围大、涉及面广，常常由于不能预见的因素或管理不到位引起各类纠纷，进而导致民工或附近民众因泄愤而发生纵火案件，如“11.5”天津塘沽区胡家园街薪盛园工地纵火案，“6.21”厦门巷北工业区二期道路建设工地纵火案等。

四、建筑工地防火管理措施

针对建筑工地存在的安全现状及隐患特点，为确保建筑工地人员生命及财产安全，避免火灾事故的发生，应采取以下几个方面的措施：

一是作为建设单位、施工单位要认真落实消防安全责任制，双方要签订安全责任合同，建立消防安全组织机构，有专人负责施工现场的消防安全工作。

二是施工单位要对员工进行消防安全教育及岗前培训，定期开展灭火应急疏散预案演练。因施工单位大多数员工是农民工凑合起来的，有时是临时召集来的，进出流动性大，他们没有经过专门的培训，缺乏防火灭火自救知识，当地公安消防及安监、住建和人力资源和社会保障部门要协助施工单位做好员工的消防安全培训工作。

三是监理单位要加强对施工现场的安全管理。施工现场应禁止吸烟，一旦发现有吸烟者，必须从严处理。并且在建的建筑物房间不准设置员工宿舍，施工单位除对施工现场配备安全员每天进行检查外，施工负责人应不定时对施工现场的安全进行检查督促。

四是加强电源管理。施工单位应制订出电源管理制度，不准在建筑物内乱接乱拉电线，安装电线路时要有专业电工负责安装，配电箱应选用一定厚度能防雨水的铁皮箱，电气开关、配线应选用质量合格的厂家产品。施工现场进行电焊作业时，应首先清除现场的可燃物，确保现场清洁无可燃物。

五是加强火源管理。施工单位要制订出火源管理制度，对施工现场做饭、熬炼沥青动用明火，要采取分隔措施。对于必须使用明火作业的部位要逐级审批，动火后要组织专人看护现场，作业完毕及时清理现场，防止残火阴燃。

六是加强对施工现场的可燃物及建筑材料的管理。可燃物与明火点要保持一定的分隔距离，尤其是对生石灰用量大，而其火灾危险性又很容易被忽视，应设立单独库房分类存放。对水泥、钢筋等建筑材料，不准堆放在消防通道上。为防止火灾发生，施工现场应配备足够的消防器材设施，并定期对消防器材设施进行维护保养。

七是住建主管部门、安全生产监督管理部门和公安消防部门、公安派出所要加大监督检查力度。定期开展对建筑施工现场安全检查，发现火灾隐患及违章行为，应当场或责令限期改正，经复查后仍未改正的火灾隐患，对施工单位及其负责人，按消防、安全生产有关法律法规进行处理。

五、结论 建筑施工现场的火灾是可以预防和有效避免的，只要时刻绷紧消防安全这根弦，从组织机制，教育培训，监督管理等方面入手，切实把消防安全工作贯穿到工程建设中去，全面提高工程的消防安全管理水平，工地火灾的发生率和影响损失将会大大降低。笔者相信，在施工单位和消防部门的共同努力下，就一定能够做好建筑施工现场火灾防治工作，为经济社会又好又快发展作出应有的贡献。

参考文献：

【1】《中华人民共和国安全生产法》，【2】《中华人民共和国城市房地产管理法》，【3】《建筑工程消防监督管理规定实施手册》，【4】《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》（公安部施行。

【5】《消防监督检查规定》（公安部2002年11月1日起施行。1995年1月1日起施行。2009年5月出版。

DCS系统的故障识别及处理 篇5

1 DCS系统的特点归纳

D C S系统采用容错设计, 可以保证当某一台计算机出现故障时不会影响到系统中其他功能的运行。另外, DCS系统中的每台计算机都承担着相对单一的任务, 故可以通过配备特定的系统, 有针对性的在不同计算机上实现所需功能, 这种运行方式间接性的提高了系统的可靠性。

(1) DCS系统的控制功能相对开放。系统程序可以对任意任务预先设定优先级和运行周期, 在实现复杂调节回路功能的基础上, 可以做到开关量的快速控制。

(2) DCS的系统配置灵活多变。该系统通过在简单的调用算法库中选择适当的控制程序配合从图形库调用基本图形来实现多种监控和报警画面。

(3) D C S系统维护相对简单。由于D C S系统采用分散结构, 每台计算机都有特定功能, 故对故障的检测与维修相对简单。

(4) DCS系统的工作站之间具有相互协调性。工作站之间通过通信网络来实现信息和数据的传送, 以达到信息的共享及工作的协调, 因此在优化处理方面有一定的优势。

2 常见故障及解决方案

2.1 因备用I/O配置分配造成的故障及解决方案

通常在天然气净化厂中的DCS施工设计中会对I/O点数留出15%到20%的余量备用, 以满足日后的应用中对I/O测量点数的扩容要求, 或者应对因通道损坏而需要进行的必要替换。备用I/O点数的配置惯例会采用这种方式:先将系统柜前面的的I/O卡硬件通道进行排满, 然后留下的一两块和未排满的卡件被用为备用I/O点数余量。这种排布方式就容易引发两个问题:

(1) I/O卡的负荷会产生分布不均;

(2) 一旦某个在用I/O卡通道发生故障需要进行调换, 但是由于配置不合理, 可能会用到在当前I/O通道与远距离的备用I/O通道之间进行信号线加长处理或者剪断处理, 这就延长了故障的修复时间。

优化解决方案如下:按照均匀分配的原则将备用I/O点数平均分配在卡上, 以防止上述故障的出现。可以按照下述方法进行配置:每个8通道的I/O卡有一到两个备用点, 每个16通道的I/O卡有两到三个备用点, 每个32通道的I/O卡有五到六个备用点。

2.2 硫回收过程中的故障和解决方案

硫回收装置的控制程序比较多, 如吹扫程序、点火程序、酸气进炉程序、切换程序等等, 这些程序需具有顺控程序的特点。但是当前系统中, 前三项程序均由ESD完成, 同时点火程序又非常复杂, 故这种程序控制方式增加ESD的工作负荷。再考虑程序控制的操作、进程等显示画面又都需要在DCS的流程画面上实现, 这些变量需要通过ESD传递给DCS, 这种方式又增加了ESD与DCS之间的通讯负荷。这两种负荷容易造成系统的不稳定, 或者诱发故障。

优化解决方案如下:将硫回收装置的程序控制改为由具有顺控功能的DCS实现, 利用DCS的程序控制使得控制组态和调试都得到改善, 实现简单控制的目的, 同时这种解决方案还便于对故障进行查找。

2.3 常见的硬件故障及相应的解决方案

D C S系统根据各硬件的功能不同, 其故障可分为人机接口故障和过程通道故障。人机接口由多个功能相同的工作站组成, 其中一台发生故障, 只要进行及时处理, 通常不会影响到监控操作。过程通道故障发生在就地I/O模块或一次设备中, 会直接影响到控制或监视功能, 后果比较严重。

人机接口故障常见的有:因USB接口不稳定造成的鼠标操作失效故障;因过程通道硬件本身故障或者操作站因CPU负荷过重或打开的过程窗口过多而导致的控制操作失效故障;因软件缺陷或者冷却风扇等硬件故障引发主机过热或者CPU负荷过重等造成的操作站死机等。

过程通道故障常见的有:模件本身长时间工作, 造成的元器件老化或损坏;模块与底座接插不严密;拨码开关错误、通讯线接线方向错误及终端匹配器未接;硬件接线与实际信号要求的不一致;机柜内电源输出不正常;过程通道保险损坏;模件底座通讯电路故障等。

为应对上述常见硬件故障, 可以从以下几方面着手:在主/从DPU之间进行机组运行时, 避免进行人为切换, 以防产生干扰;在日常维护和检修中注意避免静电感应或者接地不良, 保证冷却风扇的正常运行;在系统重点部位禁止使用大功率无线通信设备, 以防对DCS模件产生影响, 在机组运行中, 操作人员应避免使用无线通信设备;使用UPS电源或保安电源, 保证供电电压稳定可靠;对于重点设备应该进行系统备份, 保证出现故障时能够及时修复或替换。

3 总结

在维护DCS系统的过程中, 维护人员应该及时总结和整理工作过程中遇到的问题和解决方案, 用专业的知识去判别系统运行中的异常状况和故障, 并对其进行正确处理, 这样可以保证DCS系统的安全运行, 最大限度地避免或减少因系统故障而造成的不必要的损失。

摘要：随着自动化程度的日益提高, 石化企业对DCS控制系统的依赖也越来越高, 在应用DCS系统的同时如何对该系统进行维护和保障就成为当前DCS系统研究的热点。本文就DCS运行中的常见软硬件故障、突发故障和相应的处理方式进行了分析。

关键词：自动化DCS,软硬件故障,突发故障,处理方式

参考文献

[1]朱明飘, 席亚宾.DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J].自动化与仪器仪表, 2008 (5)

[2]王浩丰.DCS典型故障原因分析与防范对策[J].科技资讯, 2010 (24)

[3]陈小宾.DCS系统下电机控制故障的处理[J].造纸科学与技术, 2008, 27 (6)

[4]肖文滔.DCS系统故障分析及维护处理[J].中华纸业, 2009, 30 (14)

dcs故障及隐患浅析 篇6

DCS控制系统投产于2006年, 运行已近8年, 该系统为智深公司第一套采用可视化编程组态的系统, 设计上不够完善, 在实际使用过程中也暴露了很多的问题。2009年9月21日17时22分, #10机组汽包水位自动控制信号突然给到最大值, 导致给水泵勺管执行机构开满, 引起汽包水位高停炉, 经检查为控制逻辑中PID调节模块积分饱和引起;2010年1月5日15时51分01秒, #10机组MFT动作, 机组停运, 经检查为#1、#61DPU双机自动切换时出现抢权现象, 导致信号误发, 机组停运;#10、11机组中多次出现DPU脱网, 画面部分测点无法显示等现象, 自检软件对设备脱网无法正常监测;因环境原因, #10、#11机组DCS系统硬件积灰、积粉现象较为严重, 引发DPU故障, 2010年至2011年, #10机组DPU5、DPU6相继出现故障并进行更换。另外#10、#11机组DCS系统DPU控制器为早期产品DPUⅡ型控制器, 目前北京国电智深公司已进行硬件升级, DPUⅡ型控制器不再生产, ACT4型卡件已不生产, 现存备件已使用完, 无备件更换, 系统升级迫在眉睫。

2014年, 大唐保定热电厂#10、#11机组相继进行A级检修, 利用检修机会对#10、#11机组及主机组公用DCS系统进行了升级。为保证整个DCS系统升级后的完整性和兼容性, 升级前把单元机组和公用系统网络分开, 分步对#10机组、公用系统、#11机组进行升级, 待全部升级完成后, 恢复原有网络结构状态, 维持原有监视功能和操作习惯。

1 升级过程介绍

#10机组、公用系统、#11机组DCS网络为三网并联结构, #10、#11机组可通过权限切换对公用系统进行操作, #10、#11机组不能互相操作, 其网络示意图见图1。

1) 第一步升级在2014年5月, 利用#10机组停机, 解除#10机组与公用系统的交换机并联, 首先对#10机组DCS进行全面升级。

因公用系统组态文件工程目录在#10机组工程师站, 而公用系统正在运行, 为了保障在进行#10机组升级过程中及升级完成后不影响公用系统及#11机组系统的运行及安全, 升级前在公用系统新增工程师站/历史站和操作员站, 将公用系统组态文件工程目录拷贝至新增公用系统工程师站, 保证公用系统能正常组态以及历史记录和运行操作、维护。

把新增公用系统工程师/历史站以及操作员站的网线接到公用系统网络交换机上, 同时IP地址设置为公用系统的网络地址, 备份#10机组及公用系统工程师站、历史站以及各操作员站组态软件及工程目录;解除#10机组与公用系统的交换机并联, 使#10机组与公用系统完全处在不同网络下, 相互之间没有连接或网络关系;#10机组独立处于一个网络, 公用系统与#11机组处在一个网络, 且不在同一个域, #11机组可以监视操作公用系统;网络示意图见图2。

对#10机组进行全面升级, 包括DPU软件升级和操作系统软件升级, 且不对公用系统或#11机组产生任何影响。

2) 第二步升级在#10机DCS升级完成后进行, 对公用DCS系统进行升级。因公用DCS系统正在运行, 需要对公用系统DPU内DO输出点进行检查, 如DO点状态为1, 则利用短路线将DO继电器出口短接, 然后拔掉所有DO卡件至继电器板的电缆插头, 防止升级过程中造成DO指令误发。尤其是#10、#11循环水系统均处于公用DCS系统内, 升级出现问题可能造成#11机组停运。升级时由运行人员就地监视, 一旦出现问题进行就地抢合。

断开公用DCS系统网络和#11机组网络的接口, 使公用DCS网络完全独立。利用新增的临时公用系统工程站对公用系统DPU软件进行升级, 将#41、#101DPU控制器更换为DPUⅢ。软件升级完成后, 检查DO输出指令状态与升级前是否一致, 确认无误后恢复DO卡件至继电器板的电缆插头连接, 断开DO点状态为1的短路线。此时仅新增的临时工程师站和操作员站可对公用系统进行监视操作。网络示意图见图3。

3) 前两步升级完成后, 进行#10机组与公用系统DCS网络连接的工作, 检查#10机组和公用系统DPU运行正常, 各MMI站操作监视功能正确, 具备网络并联条件。断开公用系统新增的临时工控机网络接口。连接#10机组与公用系统DCS网络接口, 恢复#10机组与公用系统并联状态, 独立出#11机组DCS网络。网络示意图见图4。

上述工作完成后, 仅#10机组可对公用系统进行监视操作, #11机组循环水系统设备须在#10机组监视操作, 待#11机组停运检修时, 对#11机组进行升级。

4) 第三步升级在2014年8月#11机组A级检修期间进行, 对#11机组DCS系统进行升级。升级完成后#11机组DCS网络接入#10、公用DCS网络, 恢复三网并联结构。

2 升级改造后出现的异常现象及分析处理

1) #10机组和公用DCS系统完成升级后发现#10机组#12DPU控制器D6卡件显示参数不变化, 无法正常显示就地设备状态。D6卡件为通讯专用COM卡, 就地设有直流系统传输装置, 装置将批量参数打包按照相关协议以通讯方式送至COM卡, COM卡经过转换解码提取数据供DPU读取, 做显示或报警处理, 主要有直流系统电压、电流、对地电阻等相关参数。

通过查询历史趋势, 自#10机组DCS系统软件版本从1.0升级至1.31版本后, COM卡显示数据就不再变化, 模拟量输入信号趋势为一条直线, 数字量输入也保持为升级前状态, 但卡件电源和通讯指示灯、DCS自检均未见异常;检查COM卡配置文件, 发现COM2端口参数设置为“9600 N815W2”, 端口中的参数“W”与I/O硬件说明不符 (说明中只能为M或S, 即主站或从站) 通过与机组其他COM卡进行比较确认, #12DPU控制器所用COM卡为专门订制卡件, 硬件经过特殊处理。

咨询DCS系统和直流系统厂家技术人员后得知, 原直流系统传输协议为许继协议, 非标准modbus通讯协议, DCS系统升级至1.31版本后, COM卡不再兼容除modbus以外的非标准协议, 需将许继通讯协议经转换装置转换为标准modbus协议后进行通讯。增加协议转换装置, 将#12DPU控制器COM卡通讯电缆接至协议转换装置, 转换为标准modbus协议, 输出信号送至COM卡。将原#12DPU控制器专门订制COM卡更换为通用COM卡, 重新设置通讯参数, 填写任务列表并做好文件备份, 参数显示正常。

#11机组DCS系统软件升级后也存在同样的问题, 按照上述方法一并解决。

2) DCS系统整体升级完成后进行网络连接过程中, 将公用DCS系统交换机A网网线连接到总交换机A网端口时, 发现#10机组部分测点与公用DCS系统测点均显示离线状态, 203、204操作员站无法操作设备。将网线拔出后, 重启203、204操作员站操作显示均恢复正常。再次插入公用DCS交换机网线, 又出现同样故障。为避免故障扩大, 暂时未恢复网络, 保持三网独立的结构。

经过对#10、#11、公用DCS网络结构的分析, 认为A网总交换机存在故障。#11机组A网并入总交换机A网时, 因实时数据量较大且交换机端口故障, 造成通信阻塞。更换A网总交换机, 未出现异常。A网运行正常后, 将#11机组B网并入总交换机B网, 并网过程中无异常, 进一步证明了A网总交换机端口故障。

A网总交换机为2008年更换, 在此次升级过程中出现了故障, 是由于设备使用周期较长老化造成。由于机组DCS设备已经服役多年, 在条件允许的情况下, 应逐步更换DPU和人机接口设备, 保证DCS系统性能满足要求。

3 结束语

DCS控制系统是机组控制的核心部件, 在对系统进行升级改造时, 应严格按照《DLT659-2006火力发电厂分散控制系统验收测试规程》要求, 对系统进行各项试验, 检查网络系统通信负荷率符合如下要求:所有控制站的中央处理单元恶劣工况下的负荷率均不得超过60%。操作员站、服务站的中央处理单元恶劣工况下的负荷率不得超过40%。数据通信总线的负荷率, 以太网应不大于20%, 其他网络应不大于40%。

加强DCS系统维护工程师培训, 采用规范的方法进行日常检查和维护:对系统软件按时进行备份, 严格执行《DCS系统防病毒管理规定》;做好系统应用软件管理, 严格根据要求进行系统安装, 不得随意安装未经DCS厂家授权的第三方软件;做好DPU控制器、卡件的备件管理, 发生故障时及时进行更换。

DCS控制技术发展日新月异, 现在形势要求我们需要不断对控制系统进行升级或盖章才能满足现场设备需求, 但由于维护人员对新技术掌握需要一定时间, 新技术应用也需要经过时间来验证, 设备升级改造会对DCS控制系统带来或多或少的影响, 只有不断学习, 掌握新技术, 才能将新技术的优势完全体现出来。

摘要：随着现代控制技术的逐步发展, 火力发电厂DCS系统控制也在不断更新, 一些旧DCS系统由于硬件老化, 需要进行软硬件升级改造。本文介绍了大唐保定热电厂#10、#11机组DCS升级改造工作及过程中出现的问题和处理方法, 希望为其他DCS控制系统改造提供参考。