DCS系统故障

DCS系统故障（共12篇）

DCS系统故障 篇1

我公司10 000t/d生产线的DCS控制系统于2010年6月出现故障, 最后造成停窑。本文介绍DCS出现故障时中控对窑系统的操作预案。

1 DCS系统故障情况

6月29日18:32, 整个窑尾DCS系统陷入瘫痪, 所有参数均无法显示和调节。包括窑尾高温风机系统、预热器及热风管道、增湿塔、均化库底及出库系统、生料计量和输送、窑尾煤粉计量和输送系统以及窑中主电动机及辅助设备系统。故障发生后, 操作员立即通知电气人员进行处理。检查后, 发现窑尾控制柜温度过高, 使DCS系统CPU无法工作, 导致窑尾DCS死机。处理此次DCS系统故障需要断电后复位, 但断电后大量设备要跳停, 后果无法估计, 再加上窑头及篦冷机系统正常, 通过部分参数还可以监控整个系统的运行状况, 所以窑系统一直在运行。在此期间一直在处理DCS故障, 但均未处理好。直至19:55窑内温度降低, 开始跑生料, 才在操作员的要求下于2008对DCS系统CPU断电, 停窑, 21:21处理好后开窑主传投料。

在DCS系统故障的情况下, 窑系统运行了96min。在整个过程中, 系统在无法监控、无法操作的状态下运行, 对设备运行和人员安全带来了巨大的威胁, 也给生产带来了一定的困难。

2 DCS系统故障中控窑系统操作预案

2.1 DCS一般性系统故障

DCS系统发生一般性故障时窑系统部分设备和参数无法监控和操作, 但不影响整个窑系统运行。应立即通知相关人员进行处理并汇报相关领导, 结合可以监控的信息进行调整操作, 通知现场人员监控中控无法监控的设备, 必要时把部分设备转为现场操作。

2.2 短时间可以处理好的DCS死机

DCS死机但能在30min之内处理好时, 应通知现场巡检人员密切关注各主机设备运行情况并检查输送设备保证料流通畅。待DCS处理好后, 针对系统运行状况进行相应调整操作, 使系统恢复正常运行。

2.3 短时间无法处理好的DCS死机

DCS死机且在30min之内无法处理好时, 应停机处理。具体步骤如下:

2.3.1 人员安排

所有操作均由现场完成。在故障20min后, 通知值班员及现场巡检人员准备停机, 现场到位。具体安排如下:均化库底一人 (巡检工) 、预热器顶一人 (巡检工) 、篦冷机一人 (巡检工) 、窑中窑头一人 (值班员) 、窑尾和窑头电力室各一人 (电工) 。处理过程中所有人员要密切配合, 统一由中控操作员指挥, 合理安排, 减少无效工作, 协调好生料磨及发电操作。

2.3.2 停机步骤

1) 关闭生料秤前手动闸板, 停均化库及生料仓流化风机, 停炉煤及头煤, 开启窑托轮油泵, 停窑主电动机, 待窑不转后开辅传慢转窑。

2) 通知生料操作员和发电操作员进行调风, 预热器人员手动逐步关闭预热器顶热风挡板至10%, 手动打开冷风挡板至100%;同时篦冷机人员把固定端风机风门关到50%左右, 一段关到30%, 二、三段风机停机, 检查破碎机、拉链机、电除尘器运行状况。操作员到窑头观察窑头负压状况, 协调预热器人员和篦冷机人员调风, 避免窑头正压, 预热器人员结合预热器顶负压状况, 关闭气动闸板和收尘蝶阀。

3) 上述工作完成后所有人员原地待命, DCS处理好后, 通知现场人员把现场操作设备转为中控操作, 结合设备运行状况和窑内温度状况按照操作规程恢复生产。

DCS系统故障 篇2

关键词： DCS 故障

摘要：本文结合火电厂DCS在生产运行中出现的故障实例，对DCS故障进行了分类和分析，并就如何维护DCS以及减少DCS故障提出了具体办法和措施。

一、分散控制系统(DCS)概述

DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，在国内外电力、石油、化工、冶金、轻工等生产领域特别是大型发电机组有着较为广泛的应用。目前国内应用较多的的品牌主要有：

(1)国外品牌：美国ABB、西屋、德国西门子、日本横河、日立等;

(2)国内：国电智深、和利时、新华等。

DCS的安全、可靠与否对于保证机组的安全、稳定运行至关重要，若发生问题将有可能造成机组设备的严重损坏甚至人身安全事故。所以非常有必要分析DCS运行中出现的各类问题，采取措施提高火电厂DCS的安全可靠性。

二、DCS在生产过程中的故障情况

每个厂家的DCS都有其各自的特点，因此其故障的现象分析和处理不尽相同，但归纳起来由DCS引起机组二类及以上障碍可划分为三大类：

(1)系统本身问题，包括设计安装缺陷、软硬件故障等。

(2)人为因素造成的故障，包括人员造成的误操作，管理制度不完善及执行环节落实。

(3)系统外部环境问题造成DCS故障。如环境温度过高、湿度过高或过低、粉尘、振动以及小动物等因素造成异常。

2.1 DCS本身问题故障实例

此类故障在生产过程中较为常见，主要包括系统设计安装缺陷，控制器(DPU或CPU)的死机、脱网等故障，操作员站黑屏，网络通讯堵塞，软件存在缺陷，系统配置较低，与其他系统及设备接口存在问题等。

2.1.1 电源及接地问题：

(1)某电厂DCS电源系统采用的是ABB公司Symphony III型电源，但基建时仍按照II型电源的接地方式进行机柜安装，与III型电源接地技术要求差异很大。机组投产以来发生多次DCS模件故障、信号跳变、硬件烧坏的情况，疑与接地系统有关。同样，某电厂在基建期间DCS接地网设计制作安装存在问题，DCS系统运行后所有热电阻热电偶温度测点出现周期波动。

(2)某厂因电源连线松动而导致汽机侧控制系统失效。

经验教训：DCS没有良好的接地系统和合理的电缆屏蔽，不仅系统干扰大，控制系统易误发信号，还易使模件损坏。可见，UPS电源、控制系统接地等存在问题将给电厂投产后DCS的安全稳定运行留下极大隐患。因此，DCS系统电源设计一定要有可靠的后备手段，负荷配置要合理并有一定余量;DCS的系统接地必须严格遵守制造厂技术要求(如制造厂无特殊说明应按照DLT774规定执行)，所有进入DSC系统控制信号的电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆，并要同动力电缆分开敷设且有良好的单端接地。

2.1.2 系统配置问题：

(1)浙江某电厂DCS(T-ME/XP系统)频繁故障和死机造成机组停运事故。

7、8机组(2*330MW)，从1997年2月试生产至5月，两台机组共发生22次DCS系统故障和死机，造成机组不正常跳闸8次。之后又多次 发生操作画面故障(8号机组有两次发生全部6台操作站“黑屏”)，严重威胁机组安全。经分析认为其DCS系统存在以下几个方面的问题：(1)DCS工程设计在性能计算软件、开关量冗余配置上存在问题。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP两种系统的匹配和通信问题)。(3)个别硬件设计不完善。(4)进一步分析，关键的CS275(下层T-ME)通讯总线负荷率过高出现“瓶颈”问题现象。而欧洲T-ME/XP系统用户在配置合理的前提下，T-ME/XP系统使用情况基本良好。

(2)某电厂在200MW机组的热控系统自动化改造上使用的DCS，由于系统配置的负荷率计算不准且为了减少投资，技术指标均接近允许极限，加之该系统有运行时中间虚拟I/O点量大的特点，所以在改造后期调试时发现个别控制器的负荷率竟超过了90%，个别软手操操作响应竟接近1min，根本无法使用，后经过大幅度调整(系统重新增加配置)，才解决了这个问题。

(3)东北某600MW机组，由于招标技术规范对I/O通道隔离性质表述不到位，因此DCS厂家做的配置很低，结果在调试时烧损了大量的I/O板，后来改变了隔离方式和更改换了硬件，电厂又花费了许多资金，也抵消了当初的招标价格优势。此外，电缆的质量与屏蔽问题也必须高度重视，重要信号及控制应使用计算机专用屏蔽电缆，许多改造工程正是由于电缆的问题导致电缆不得不重新敷设，影响了工期。

(4)某电厂300MW机组新华XDPS-400系统工程师站频繁死机，经检查发现其运行程序较多：多个虚拟DPU、历史数据记录、性能计算、报表等。把历史数据分配至别的人机接口站问题解决。

2.1.3 控制器(DPU或CPU)故障

(1)某电厂300MW #2机组HIACS-5000CM控制系统FSSS1的CPU故障，且未将控制权交出，从CPU未能切换为主控，导致该部分系统控制设备无法操作(设备保持原状态工作)。在对主CPU执行在线更换步序至停电时，从CUP切换主控CPU，系统设备受控，更换原主控CPU后系统一切正常。

(2)ABB早期某时间生产的SYMPHONY 同一PCU机柜内不同控制器之间通讯出现数据不一致的情况，通过升级固件这一问题得到解决;

(3)新华控制XDPS系统早期某批次DPU曾多次出现离线、死机现象，经检查为DPU卡件个别电容问题，经升级更换卡件问题解决。

由于目前DCS的控制器均为冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。但是，一旦一对冗余的控制器同时死机，将直接威胁到安全生产，对于此类情况一定要采取措施切实避免。

2.1.4 DCS网络故障

(1)某电厂西屋WDPF控制系统，由于多次改造系统增加了大量测点和自动控制回路，系统负荷率高达70%以上，造成网络通讯堵塞，多次出现操作员进行操作、切换画面时间过长、画面黑屏等问题。后经升级改造为OVATION系统，系统正常。

(2)某电厂600MW机组负荷508MW，工况稳定，汽轮机所有调门突然大幅摆动，经检查故障原因是机组运行时M5 控制器的转速信号短时间内由3000r/min 变成了0r/min，又马上恢复，调门摆动的原因也是M3和M5通讯时出现掉数据现象，导致Trip Bias(跳闸偏置)信号在机组运行时由0变为1，引起所有调门大幅摆动。对该问题采取措施：对PCU 控制总线的通讯信号进行多重化处理，对通讯信号增加一定延时，躲过通讯信号瞬间跳变;对重要的通讯信号采用了通讯冗余。

2.1.5 DCS软件问题

(1)某电厂300MW供热机组DCS调试过程中未对测点品质参数进行修改，致使其模拟量测点只有在断线的情况下才认为是坏品质测点，未充分起到品质校验功能。后对所有测点品质参数进行了设置，提高了设备运行的可靠性。

(2)HIACS-5000CM控制系统画面组态时，双击grab组态工具后，弹出 c++错误窗口无法正常使用。经检查发现grab.ini 文件被改动过，从其他机器拷贝文件覆盖后，工具恢复正常。因为grab 非正常退出后保留了错误的信息在grab.ini 文件中。

(3)某电厂除氧器水位控制回路逻辑是由高加水位控制逻辑拷贝修改而成，修改过程不彻底，PID参数未根据除氧器情况设置整定，造成运行中除氧器上水门发散调节，调节品质恶化。采取措施：检查逻辑，重新整定PID参数。

2.1.6 系统接口问题

某电厂200MW供热机组电气并网信号至DEH只有一路，在机组正常运行的过程中该电气并网辅助接点故障出现抖动，造成汽轮机跳闸。采取措施：使用屏蔽通讯电缆，增加冗余接点信号，并进行3取2逻辑判断。

2.2 人为因素造成DCS故障实例

人为因素造成DCS的故障，在生产过程中也较为常见。包括人员造成的误操作，管理制度不完善及未按规程规定执行工作步骤等。

2.2.1 未按规程规定执行工作步骤

(1)某电厂新华XDPS系统DEH的#12DPU故障，对其在线更换，使用的是小机MEH系统的DPU备品。在更换DPU后，只将#32主控DPU拷贝至#12副控未写电子磁盘，其实质只是将副控DPU的内存内容与主控保持一致，#12DPU电子磁盘内容仍为MEH小机控制逻辑。在系统停电吹灰后，按顺序启动#12DPU成为主控，由于其逻辑为MEH逻辑而非DEH逻辑，造成系统通讯异常、数据频闪、画面显示不正常，人机接口站无法操作。在重新对#12DPU送电，拷贝#32DPU逻辑并写盘后正常。

(2)某电厂HIACS-5000CM控制系统，循环水泵房远程I/O卡件更换，未执行在线更换操作步骤，其卡件未能激活进入工作状态，导致现场设备状态与DCS画面不符，设备无法控制。执行在线更换步序后，系统正常。

2.2.2 人员误操作

(1)某电厂机组运行中，在进行处理缺陷时工作人员误动DCS继电器柜继电器造成引风机跳闸，锅炉MFT。

(2)某电厂DCS卡件故障，在进行更换卡件过程中，由于工作人员未认真核对设备、卡件跳线错误，导致新更换的卡件烧损。

2.2.3 管理制度不完善

(1)某电厂DCS系统管理制度不完善，未对软件升级、备份等工作进行规定。其辅网水处理POK1操作员站在升级打补丁后，未进行备份。该操作员站硬盘出现故障在进行系统恢复后，由于其软件版本较低，导致与网络通讯不正常，数据不刷新。

(2)某电厂操作员站管理不严，其放置于集控室的主机USB端口及光驱未进行有效封闭，个别运行人员夜班期间利用操作员站玩游戏、看电影，导致操作员站死机。

2.3 外部环境因素造成DCS故障实例

外部环境因素造成DCS故障的数量相比于前两类问题而言相对较少，但在实际生产过程中也时有发生。

(1)某电厂电子设备间风道口正处于DPU机柜上方，由于设计和其他原因，机组运行中消防水通过风道流入DCS机柜，导致DPU、服务器等设备进水烧损，机组停运。

(2)某电厂循环水泵房远程IO柜，由于底部封堵不严，造成冬季老鼠窜入，在机柜上部温度较高处构筑巢穴，最终造成远程IO脱双网。

(3)某电厂电子设备间的封闭性较差，卡件、DPU积灰较为严重，曾多次出现故障。在采取完善电子间封闭、加装空调等措施后卡件、DPU等故障基本杜绝。

三、DCS系统故障防范及维护措施

通过以上诸多故障实例，我们不难看出，降低DCS系统的故障几率，必须做好分散控制系统从选型设计到运行、维护的全方位工作。

3.1 DCS的选型设计调试

3.1.1无论新建机组还是升级改造的DCS，系统和控制器的配置要重点考虑可靠性和负荷率(包括冗余度)指标。通讯总线负荷率设计必须控制在合理的范围内，控制器的负荷率要尽可能均衡，要避免因涉及规模大而资金不足所带来的、影响系统安全运行的“高负荷”问题的发生。

3.1.2系统控制逻辑的分配，不宜过分集中在某个控制器上，主要控制器应采用冗余配置。

3.1.3电源设计必须合理可靠。一是要强调电源设计的负荷率;二是要强调电源的冗余配置方式，同时一定要保证两路电源的独立性。

3.1.4要注重DCS系统接口的可靠性措施。强调重要接口的冗余度和接口方式的选择，主要是注意可靠性和实时性。

3.1.5对于DCS系统接地一定按厂家要求执行，避免接地问题造成系统大面积故障。应注重考虑系统的抗干扰措施、自诊断和自恢复能力，I/O通道应强调隔离措施。电缆的质量与屏蔽问题也必须高度重视，重要信号及控制应使用计算机专用屏蔽电缆。

3.1.6要充分考虑主辅设备的可控性，要根据设备的运行特点和各种工况下机组处理紧急故障的要求，配置操作员站和后备手操装置。紧急停机停炉按钮配置，应采用与DCS分开的单独操作回路。同时，不能盲目地追求人机界面的“简洁化”，系统配置还应以满足安全生产为第一位。特殊有关安全的紧急干预性操作不能完全建立在DCS完好的基础上。

3.1.7对涉及机组安全的执行机构、阀门等外围设备，在设计与配置时，要保证这些关键设备在失电、失气、失信号或DCS系统失灵的情况下，能够向安全方向动作或保持原位。

3.1.8对于保护系统，应采用多重化信号摄取法，并合理使用闭锁条件，使信号回路具有逻辑判断能力。

3.1.9在调试期间按照调试大纲和具体办法，对所有逻辑、回路、工况进行测试。

3.2 DCS运行、启停维护

3.2.1做好维护准备工作

做好DCS系统的维护工作，主要包括：

(1)维护人员应了解系统总体设计思路。熟悉DCS系统结构和功能构成，了解系统设备硬件知识，熟知各部件如控制器、IO卡件、电源等正常状态和异常状态，熟练掌握DCS组态软件。

(2)系统的备份：包括操作系统、驱动程序、引导启动盘、控制系统软件、授权盘、控制组态数据库，并控制组态数据是最新的和完整的。针对实际使用中的光盘容易磨损的缺点，注意多做备份，并采用移动硬盘、U盘、硬盘等备份形式确保各软件的保存。

(3)硬件储备: 对易损、使用周期短的部件和关键部件如键盘鼠标、I/ O 模块、电源、通讯卡等都应根据实际情况作适量的备份，保证各类型卡件、模块备品不少于1个，并按照制造厂要求存放，如有条件应对备品进行校验，切实掌握备品卡件模块状态。

(4)整理各类产品的售后服务范围、时间表，形成一份硬件生产厂家、系统设计单位技术支持人员通信录，充分利用DCS供货商和系统设计单位技术支持。

3.2.2 日常维护

系统的日常维护是DCS系统稳定高效运行的基础，主要的维护工作有以下几点：

(1)根据25项反措要求、DL/T774检修维护规程等制度文件规定，完善DCS系统管理制度。

(2)保证电子设备间的良好封闭，防止小动物窜入，减小粉尘对元件运行及散热产生的不良影响，保证温度、湿度符合制造厂规定，避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。可考虑将DCS电子间的环境温度信号引入CRT中，并有报警。

(3)每天检查系统各机柜风扇是否工作正常，风道有无阻塞，以确保系统各设备能长期可靠地运行。

(4)保证系统供电电源质量且为两路电源可靠供电，当任一电源失去即报警。

(5)电子设备间禁止使用无线通讯工具，避免电磁场对系统的干扰，避免移动运行中的操作站、显示器等，避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。

(6)规范DCS系统软件和应用软件管理，软件的修改、更新、升级必须履行审批授权及负责人制度。严禁使用非正版软件和安装与系统无关软件，做好主机USB端口、光驱等的封闭管理工作。

(7)做好各控制回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。

(8)检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好，实时监控工作是否正常。查看故障诊断画面，是否有故障提示。

(9)DCS设备包括DPU、人机接口站等上电应按照一定次序逐一进行，每台设备上电观察正常后再进行下一设备上电，避免出现异常难于分析。上电后，通信接头不能与机柜等导电体相碰，互为冗余的通信线、通信接头不能碰在一起，以免烧坏通信网卡。

(10)定期对DCS主系统及与主系统连接的所有相关系统的通信负荷率进行在线测试。检查冗余主从设备状态，条件许可或定期进行主从设备切换，对设备自行切换的原因进行检查分析。

(11)增加组态易读性：对重要组态页增加了中文描述;对重要保护系统编写与组态一致的详细逻辑说明书;编制试验操作卡并保证随时更新。规范DCS组态作业，机组运行中尽量不做重大组态修改。必须进行组态时应慎重，充分做好相应的技术措施和安全措施，确保DCS和机组的安全稳定运行。

(12)定期逐台重新启动所有人机接口站一次(建议2、3个月左右)，以消除计算机长期运行的累计误差。

3.2.3 停运维护

机组检修期间应对DCS 系统应进行彻底的维护，主要包括:

(1)利用机组检修时间逐个复位DCS系统的DPU、CPU和操作员站及数据站;删除组态中的无效I/O点，对组态进行优化。

(2)系统冗余测试: 对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。注意观察系统停运过程中各设备停电时，主从设备切换、网络、人机接口站是否正常;系统检修重新上电后对各设备进行切换测试。

(3)系统灰尘清除：系统停运的情况下，整个系统进行吹灰，包括计算机内部、控制站机笼、电源箱、风扇、机柜滤网等部件的灰尘清理。

(4)系统供电线路检修，对UPS进行供电能力测试和实施放电操作。同时注意检查DPU主机卡CMOS电池电量，进行定期更换，防止因电池而引起的CMOS数据丢失。

(5)接地系统检修。包括端子检查、对地电阻测试。

(6)现场设备检修，根据检修维护规程，参照有关设备说明书进行。

(7)检查DCS系统和其他系统的接口，重要信号冗余处理，与其他系统的通信视其具体情况，采取单向传输和加装防火墙措施。

(8)系统上电：系统大修后维护负责人确认条件具备，方可上电。并应严格遵照上电步骤进行。

3.2.4 故障检修维护

系统在发生故障后应进行被动性维护，主要包括以下工作:

(1)在日常工作中应认真按照25项反措要求，充分做好包括DPU(CPU)死机、网络通讯崩溃在内的各种事故预想，将运行紧急处理措施、安全措施、技术措施、检修步骤编写成册，确保机组的安全运行。

(2)处理DCS故障按照制造厂应用手册中的要求开展工作，更换前确认卡件模块型号、地址(应确保与其他设备地址不冲突)、跳线等与被更换卡件一致并严格执行在线更换程序。

(3)故障被动维护同样应严格执行工作票制度，避免抢修冒进，应结合具体故障表现进行详细分析。根据DCS系统自诊断报警、故障现象判断，找到故障点，通过报警的消除来验证维修结果。如：通信接头接触不良会引起通信故障，确认通信接头接触不良后，利用工具重做接头;通信线破损应及时更换。某个卡件故障灯闪烁或者卡件上全部数据都为零，可能的原因是组态信息有错、卡件处于备用状态而冗余端子连接线未接、卡件本身故障、该槽位没有组态信息等。当某一生产状态异常或报警时，可以先找到反映此状态的仪表，然后顺着信号向上传递的方向，用仪器逐一检查信号的正误，直到查出故障所在。

(4)现场设备故障检修必须开具工作票，做好DCS强制和隔离措施。阀门维修时，应起用旁路阀。检修结束后及时通知集控运行人员进行检验，操作人员应将自控回路切为手动。

(5)当出现较大规模的硬件故障、原因不明故障或超出本厂维护人员技术水平的故障时，除当时采取紧急备件更换工作外，要及时和厂家取得联系，由厂家专业技术支持工程师进一步确认和排除故障。

四、结束语

DCS系统故障 篇3

【关键字】DCS；控制系统；故障处理

1、引言

随着社会的发展，DCS控制系统的应用越来越广泛，其发挥的作用也越来愈大。但是，由于种种因素的影响，导致在这一系统应用的过程中还存在着一些故障，严重影响了我们的生产。基于此，本文关于这方面故障处理的研究具有很强实践指导效果。

2、DCS控制系统的认识

所谓DCS控制系统，也就是集散控制系统，是以计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示技术为基础发展而来的新型过程控制系统。这一系统主要作用在于分散控制的危险性，对管理及显示功能进行集中，并将现场比较分散的控制对象通过一些方式集中到控制使中进行监视和控制，因此，这一系统可以帮助我们降低控制的成本，提升控制的自动化。对于DCS控制系统来说，它既可以对监控数据进行管理和显示，也能够对进行过程控制、数据采集，因此其在当前的工业发展中获取了很大的应用。

在DCS系统正常工作的情况下，其安全性非常高，处理的数据量也非常大，能够实现在线优化、实时调度、统计管理等功能。因此在石化、冶金以及电力行业中有着非常广泛的应用。

3、DCS系统常见故障分类

（1）现场设备故障。所谓现场设备，主要是指和生产有着直接关系的各种仪表，比如变送器、执行机构、开关以及负载等。当这类现场设备发生故障的时候，会对DCS系统的控制造成最为直接的影响。以笔者的经验来看，在DCS系统故障中，此类故障目前还是占大多数，主要原因在于设备自身的质量存在问题或者寿命出现问题。

（2）系统故障。系统故障一旦发生，会造成全局性的影响，具体来说，这类故障又分为固定性故障以及偶然性故障。其中固定性故障往往是因为系统设计不当或者运行年限过长而导致的，在排除这类故障的时候需要硬件和软件的配合。至于偶然性故障，则对系统进行重新启动就可以解除，因此这里不再详细分析。

（3）硬件、软件故障。一般来说，硬件故障是非常明显的，而且多属于局部性故障，原因在于系统模板使用不合理、模板内元件存在老化现象以及系统模板使用时间过长。至于软件故障，则主要是因为设计不合理导致的，其表现在于系统运行过程中出现死机或者停机等问题，一般软件故障比较少见，但是却的确存在。针对这类故障，由于应用软件较为复杂，因此需要我们在系统调试及运行过程中进行认真的分析，一旦发现问题要及时上报给技术人员。

（4）操作、使用不當故障。以笔者的经验来看，在系统运行的时候，往往会因为操作使用不合理而出现故障，其表现在于DCS系统某功能不可以正常工作。实际上，这是DCS系统自身的毛病，因此我们只需要加强对于操作的培训基本上就可以避免此类故障。

4、DCS系统常见故障处理

4.1 DCS系统常见故障分析判断方法

首先，直接判断法，这主要是对显示的故障信息及记录进行分析，进而判断出故障的部位；其次，外部检查法，在这一方法中主要是对故障部分的外部情况进行查看，看其是否存在着断线、插头松动、碰线、元件发热、脱焊等问题；第三，替换法，这一方法主要是利用备件或者相同元件对怀疑件进行替换，进而快速准确的确定故障位置；第四，分段查找法，这主要针对故障范围不明确的时候，我们可以对故障相关的路线及部件进行分段，然后按段进行检查、测试以及替换。最后，故障图法，这也被称之为经验法，属于最常使用的故障判断方法，但是同样这一方法也需要有很丰富的经验。

4.2 DCS系统故障的预防

（1）DCS系统运行与管理。DCS系统运行管理方面，我们要做的工作是对计算机系统进行各种软件管理、文件归档、备份管理以及各种日常点检，在系统出现故障需要更换备件的时候，要注意对备件进行检查及功能测试，起到防患于未然的效果。至于DCS系统的检修管理，主要是对其进行一些合理的检修程序及检修工艺，在这方面，除了要注意检修项目以及检修周期之外，还要根据系统设备的特点对其进行以下几方面检修：软件的备份，对控制模件标志及地址进行核实；对重要测量以及保护信号的线路进行绝缘检查；对电源、模件和防尘滤网进行清扫，并对控制柜接线、接地系统进行检查；做好冷却风扇的检修以及电源的测试；对控制室湿度、温度、含尘量进行测试；加强UPS供电设备的清扫等。

（2）DCS系统抗干扰措施。在粉刷中央控制室四周墙壁之前，要进行钢丝网的钉设，然后使其和电气保护PE接地系统连接。这能够避免高压输电线的电磁干扰。另外，我们还可以将高压输电线改为埋地沟敷设，这也能够有效降低干扰。至于现场仪表以及中控室的DCS仪表电缆等，则可以使用钢带铠装阻燃型对绞总进行屏蔽，这属于双重保护，其中外钢带铠装层和中间接线箱外壳能够对外界起抗强电磁干扰作用，而内层铜丝编织层则具有抗电场干扰作用。

（3）DCS系统防病毒措施。在系统设计的阶段，我们尽量形成局部控制网络，这种独立的网络可以有效降低病毒的侵入。针对MIS系统接入的要求，我们可以在系统中安装企业杀毒软件以及防火墙，对系统的信息进行保护。另外，对于插拔USB等移动存储设备要严厉禁止，避免病毒经由其他媒体介质入侵。

5、案例分析

仅有以上理论是远远不够的，以下将结合具体的案例对DCS故障处理进行分析：2012年，某电厂#5机组监盘人员发现机组负荷由552MW下降到5MW，而且主汽压力迅速升高，汽轮机调门开度从20%关到10%，高调门关至0%，运行人员不得不进行手动紧急停炉，发电机解列。

事故发生之后，相关技术人员进行了原因分析，发现主要原因在于汽轮机控制系统和DCS为两家国外企业所制造，存在较大的差异，其中在通讯方面因缺陷导致了一些问题。这种背景下，热控人员在DCS工程师站上向负责DCS与汽轮机控制系统通讯的PLC传送通讯代码时，DCS将汽轮机阀位限制从正常的120%修改成了0.25%，导致汽机1、2、3号调门从20%关至0%，机组负荷降至5MW。

在了解了事故原因之后，采取了以下措施：在机组运行的过程中，禁止DCS传代码工作。机组停运、DCS传代码的过程中，加强安全保护措施。在DCS操作员站可以对汽轮机控制系统信息进行监视，但把DCS操作员站对汽轮机控制系统操作员站画面进行操作的功能闭锁。

6、结语

DCS系统故障及隐患浅析 篇4

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

加氢系统DCS监控简介 篇5

一、DCS监控系统简介

1、概述

加氢工系共有五套加氢系统组成，其自动化控制系统由美国爱默生公司FISHER-ROUSEMOUNT DELTAV 控制系统和一台工程师站及三台操作员站组成，实现对加氢装置的自动化管理和控制。

2、仪表控制组成每套加氢系统均配有一台质量流量计、一台温度变送器、一台压力变送器，质量流量计为本安型的Danfoss质量流量计（有瞬时流量、累积流量及温度、密度等显示），温度变送器及压力变送器均为本安型的罗斯蒙特变送器，以及计量罐采用的是本安型的罗斯蒙特的双法兰液位变送器，DCS控制柜内采用英国的MTL齐纳式安全栅与现场变送器相连接。

3、重要检测参数报警

对每套加氢系统的加氢釜的温度、压力进行设定声光报警，设定了高报及高高报警值。

4、监控与管理功能

1）动态数据监视及操作，工艺流程画面显示，工艺流程的各重要检测点实时数据；

2）历史趋势与实时趋势：各重要检测点的历史数据记录、趋势显示；

3）报警：声光、显示报警并记录；

4）分级权限管理：操作管理权限分级制度有利于保护系统运行安全，防止系统参数被无故修改等不安全行为。对于重要参数过程控制均有分级用户及密码。权限分为：操作员（Operator）权限（基本操作）、工程师（Engineer）权限（可修改过程控制参数）、主管（Administrator）权限（所有操作）。

二、基本操作方法

 报警值的设定与修改：只有工程师权限以上才可进入（点击监控画面的人员管理图标进行切换用户），打开组态画面对报警值进行设定或修改。报警值共有：高高报、高报、低报、低低报。

 确认报警与消音：当出现报警时，监控下方会出现报警的位号、颜色闪烁及发出报警声音，高报与低报为黄色闪烁，高高报与低低报为红色闪烁。点击报警闪烁条可跳至报警位号所在的监控画面及打开报警点的操作面板，点击面板右下角的报警确认按钮可进行报警确认。

热工控制系统DCS技改问题探讨 篇6

【关键词】热控；DCS；升级控制

1.概述

1.1主要功能

某电厂125MW机组#1机DCS分散控制系统采用美国利诺公司生产的MAX1000系统，主要配置功能是：

（a）DAS（数据采集系统）。

（b）CCS（模拟量控制系统）。

1.2 MAX1000分散控制系统包括设备

（a）十个分布式处理单元（DPU）和多个输入/输出设备（I/O）用于对实际过程进行监视和控制。

（b）两个MAX1000产品目录号525实时处理器（RTP）和RPU接口并从RPU处收集数据。

（c）一个MAX1000产品目录号526应用处理器（AP）用于数据库和控制组态。

（d）三个MAX1000产品目录号527图形处理器（GP）用于产生和观察图形，操作和监视生产过程。

（e）环形网络及OEI接口装置。

（f）MAX1000分散控制系统构成图。

2.存在的问题

MAX-1000系统，版本是E版。使用到现在已有10年有余的时间时间，设备老化严重，部分设备已无备品。GP经常死机，经常发生重启死机，这在机组运行中无疑增加了运行安全隐患，GP属于老工控机，其微机的硬件配置无法在市场上购买，系统的WIN95系统处理能力差，运行不稳定，GP工控机损坏后恢复难度大。网络故障，包括光纤网和以太网通讯状态经常故障。每班必须两次调出系统画面检查系统工作状态，以保证网络正常。平时运行中经常对网络的同轴电缆接头及其网卡进行维护，OEI及其光纤使用时间长也经常发生故障。

应用处理器AP（工程师站）使用UNIX系统，该系统已经无法兼容新系统，掌握人员难度大，该系统在命令系统等与常规系统均有较大区别。AP内进行组态、调试已经不满足现实需求，系统、工程备份需用磁带机进行，这些老化的设备无法在市场获得，其工控机硬件同样GP状况一样存在问题，无法更换检修。

3.改造的措施及施工

3.1 DCS系统结构

MAX1000+PLUS系统结构由远程处理单元（RPU）、工作站（Work Station）、冗余的10M/100Mbps快速切换型以太网、智能切换开关（switch HUB）构成。

3.2系统工作站部分

a.拆除原锅炉汽机及DCS控制室工作站机柜中MAX1000的3台GP，1台AP，2台RTP，拆除原数据采集系统IDAS工控机1台。

b.在原锅炉汽机工作站机柜中安装maxDNA的3台操作员站，原数据采集系统IDAS操作台安装1台台操作员站；DCS控制内安装1台工程师站，1台历史站，1台LINK站，1台SIS站。

3.3系统网络部分

a.在原工作站机柜中安装冗余通讯交换机2台。

b.连接相应的网络预制电缆，包括DPU到交换机、交换机至各操作员站、历史站等网络连接网线。

3.4控制机柜部分

a.拆除原控制机柜内MAX1000E.3版本的DPU，新装增加送、引风机变频的机柜卡件。

b.在原来控制机柜内安装maxDNA的新系列DPU。

3.5系统软件及组态工作

a.新装各操作员站的操作系统，按maxDNA的系统软件重新组态125MW机组#1机的工程应用软件。

b.现场安装新的maxDNA系统软件和应用软件，并进行调试。，回收美卓公司原机组MAX1000的硬件狗，包括3只GP，1只AP的硬件狗。

c.将数采系统经过数采控制器接入lingk工控机，由DCS系统内虚拟DPU进行组态显示和报警等功能。

d.将送引风机变频系统纳入DCS控制。

3.6遗留问题

因原来系统设计及现场控制盘台问题，机组在硬件上没有彻底进行改造，只是对原有DCS硬件及软件进行升级。因此机组的原有的硬手操回路，原始的控制盘上的M/A操作器；原始的外回路逻辑判断（包括电器回路判断）；原始回路的FSSS系统等，在这次升级中保留原始状态，均没有引入DCS控制。

DCS硬件部分，受限费用及机柜，考虑实际使用情况，没有进行更换老的I/O卡件。

3.7调试情况

调试中，上位机网络调试与DPU通讯因版本原因，厂家调试时间较长，最后通过重新修改原配置的通讯程序完成通讯；LINK与数采通讯的问题匹配通过数采通控制器完成；不能实现DPU之间的冗余以及不能与下层部分I/O卡件采集数据均在调试中出现，集中体现是DPU内设置不正确和I/O卡件接触不良造成该现象。调试中因组态参数不当，造成部分流量参数显示有误，通过组态更改达到目的。

4.改造效果

此次升级改造，硬件将DPU版本由原来的DPU 4E版本升级为DPU4F版本。操作员站操作系统升级为WINXP系统；组态软件改造为maxTOOLS4E，版本MaxDNA3.5；图形组态器Graphical Configurator；图形用户界面软件maxVUE；历史数据和报表包软件maxSTORIAN；还包含有丰富工具软件（报警、记录、诊断等）、Security安全软件、SBP Wrapper Calculation背板软件等。

改造后的操作员站MAXSTATION人-机接口，解决了老DCS系统操作员站死机、无硬件更换的问题，解决了运行人员可靠的与DCS系统接口、保证机组安全。

数据通讯系统改造为MAXNET数据通讯系统，星型网络故障比环形网络故障容易处理，网络更加可靠实用，解决老DCS网络OEI光电转换装置、网络故障引起操作员站死机的问题和网络故障。

改造后的DPU4F版本，使设备的可靠性得到了提高。该DPU4F版本的DPU无需风扇、不会受散热不良的影响其DPU的工作，解决了原来DPU风扇故障导致DPU散热不良而导致DPU故障、死机的问题。DPU无需电池，使用存储卡进行下装程序的保存，增加设备的稳定可靠性，解决了因老DPU电池失效带来程序因电源切换等原因造成的程序丢失。新DPU4F取消了插针，使得DPU4F通讯只靠总线通讯，简化安装方式，安装方便，接触可靠，解决老DPU插针加总线的安装方式带来的一系列故障、及不方便、也容易损坏插针和接触不良带来的故障。

操作员站操作系统升级为WINXP系统，使得系统运行比原来win95系统更加可靠稳定。增加了一台操作员站，保证了运行人员有足够的操作监视平台，保障了安全。

升级后的DCS系统组态软件方便、填表式的组态方式容易上手，在设备的可靠性和安全性上得到了提高。硬件上有利于备品备件的订购，方便维护，增加了一台操作员站，方便了运行人员的操作。

升级后完善的报警、SOE记录、历史趋势等功能保证了机组运行的需求，解决了原始SOE、历史趋势记录时间较短（有时30分钟SOE记录就刷新掉）无法及时保存的难题。

总体上，此次升级改造，解决了老MAX1000系统的软件、硬件问题，确保了机组的的安全运行。

5.结束语

此次DCS升级为MAX100+PLUS系统，提高机组的安全与稳定性，解决机组DCS控制系统的配件问题，方便维护。为金沙另外2台机组MAX1000系统的升级提供参考依据，同时也为其它采用MAX系统的电厂升级使用新MAXDPU4F版本的DPU提供参考和依据，降低因DPU故障带来机组不安全运行的风险。 [科]

【参考文献】

DCS系统的故障识别及处理 篇7

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系统故障判别及处理方法 篇8

1 DCS系统概述及特点

DCS系统将控制功能分散于各台计算机, 系统结构采用容错设计, 因此, 即便其中一台计算机出现故障也不会影响到系统其他功能停止工作, 另外, 每台计算机在系统中都承担比较单一的任务, 因此, 可以对每台计算机配备特定结构和软件的系统, 使其有针对需要地实现其功能, 同时也提高了每台计算机在系统中的可靠性。

那么, DCS控制系统究竟有什么特点呢?归纳起来大致有以下几点:

1) DCS系统具有相对开放的控制功能

DCS系统控制程序采用任务运行方式, 每个任务都可以预先设定运行优先级及运行周期, 因此, 不仅能实现复杂调节回路的愿望, 还能实现开关量的快速控制。其设计也采用系列化的设计, 各台计算机可以采用局域网的形式进行通信并实现信息传输, 当需要改变其传输方式、系统功能及需要扩充之时, 可以直接增设计算机台数, 并且简单而方便的连入系统通信网络, 如果需要卸下部分计算机, 也是同样的道理, 根本不会影响到其他系统的正常运作。

2) DCS系统具有配置灵活的功能

DCS系统在软硬件组态过程中, 通过不同流程应用对象来实现软件的组态, 简单而言就是确定控制信号与测量及它们之间的连接关系, 而控制所需要的各种监控和报警画面, 是通过控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形来实现的, 这就简单而直接地实现了所需要的控制系统。

3) DCS系统维护起来更加简单

DCS系统所设置的小型或微型的专用计算机, 因为其功能单一, 每一台都有属于自己的单一而专业的任务, 因此, 当出现故障时, 也会显得容易更加容易检测, 当其中一台出现故障之时, 因为不会影响到其余设备的正常运行, 所以维修起来也相对简单, 可以迅速地找到维修方法并排除故障。

4) DCS系统具有个工作站之间的相互协调性

在DCS系统中, 每隔工作站之间通过通信网络来实现各种信息和数据的传送, 整个系统之间可以达到信息共享及协调工作, 这样对于系统控制及系统总体功能的优化处理有一定的优势。

5) DCS系统具有功能齐全的控制系统, 可以实现不同的控制任务

DCS系统的构成方式非常灵活, 通常由通用服务器、工业控制计算机和可编程控制器组成, 也可以自由搭配专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、数据采集站、现场控制站等, 来实现控制系统去控制不同专业要求的各种控制任务。另外, DCS系统可以根据计算机技术的发展, 按照更高性能与需要的计算机设备, 通过网络连接去实现更高级的管理功能, 例如计划调度、仓储管理、能源管理等。

2 DCS系统在煤化工业中的应用

DCS系统作为一种高科技的产物, 其诸多的特点及优点, 受到煤化工业的青睐, 因此, 理所当然就被煤化工业广泛地投入了应运。DCS系统在煤化工业中主要有如下应用:

1) DCS系统在煤化工行业合成氨生产工艺中的应用

合成氨生产工艺在煤化工业中占据着重要的岗位, 因此, 对生产设备以及技术的要求都比较高, 因为合成氢工艺中的主要参数值直接影响着合成氢的产量和质量, 另外, 还直接决定着能源消耗和消耗定额, 所以, 合成氢工段中主要工艺参数的优化控制显得相当重要。而DCS系统在煤化工业合成氢生产工艺中的应用, 也就具有一定的现实意义和必然趋势。

在合成氢生产工艺过程中, 不管是对温度的要求还是对氨冷器、冷交换器、氨分离器的三大液位的参数要求都有很高的要求, 而DCS系统可以凭借其智能而全面的控制系统, 来实现合成氢工艺生产过程中的自动化控制工程。当然, DCS系统控制需要经过精心调试才能使系统的可控性很好的实现, 才能确保DCS控制系统在合成氢生产工艺中中稳定长期地工作。

2) 利用DCS系统观测重要数据的变化

在煤化工业中, 为了让工作人员更为方便地进行操作, 通过在设计流程图画面时以操作岗站为单位, 在操作界面上制作动态显示图棒, 实现比较容易而简单的操作。另外, 可以在操作界面上制作一些重要的变量趋势图, 让操作员直观而清楚地观测到重要数据的变化趋势, 以便于清楚地记录数据的变化顺序, 这样一来, 当有故障发生时, 就可以迅速地参照数据进行分析故障原因。

3) 利用DCS系统建立数据库, 记录重要过程的数据变量, 进行企业数据分析

利用DCS数据来建立数据库, 累计记录煤化工业合成氢生产工艺中氨冷器、冷交换器、氨分离器的三大液位的重要数据的变化、变量, 以便依据这些累计的数据对合成氢生产工艺进行具体分析, 再依据分析得来的数据对生产工艺进行专业而精准地优化, 以便提高合成氢的生产质量及效率, 带动企业本身经济效益的快速发展。

3 DCS系统在煤化工业应用过程中出现故障时的判别及处理方法

DCS系统在运行中, 也会因为发生故障没有得到及时处理而对各配置造成一定的影响, 因此, 及时判别DCS系统故障并找到正确而有效的处理方法就显得尤为重要, 这就要求操作工不仅要掌握一定的判别方法, 以便及早发现故障, 另外, 还应该具备一定的维护经验, 以及一套行之有效的故障判别方式和处理方法, 以避免或减少对系统控制的影响。

那么, 究竟DCS系统在煤化工业应用过程中出现故障时该如何及时做出判别以及该如何快速处理呢?

1) 依据DCS系统数据变化及时发现故障, 找到合适的方式方法进行故障排除

DCS系统控制系统所控制的数据, 通常情况下, 如果经常变化的数据长时间不变, 另外, 其余的数据都不变, 假如故障报警呈现红色, 应该立即检查卡件运行情况, 假如卡件没有故障, 那么就应该检查通讯是否正常;如果波动数据对工艺操作并无影响, 那么很大程度上是因为计算机某卡件发生了故障, 而并非操作系统本身发生故障, 应该立即将相关的自调系统打到手动调节, 必要时进入现场进行调节, 同时, 通知维修人员前来维修, 并将数据变化情况告诉维修人员。

维修人员可以根据数据故障报警情况去判别故障, 这样就能基本确定故障出在了什么地方, 一旦能确定故障的具体位置, 那么, 相对于具有专业素养的维修人员而言, 进行正确的故障排除就显得相对容易。

2) 根据DCS系统监控画面运行情况, 检测系统是否存在异常及故障

DCS系统对控制画面进行实时监控时, 如果发生监控画面数据无法刷新, 调节画面不起作用, 或者某个操作站存在异常, 或者系统报警指示灯存在异常, 则说明该操作站有问题, 就可以通知维修人员前来维修。

维修人员就要根据这一情况做出准确的判别, 用专业的知识去分析问题, 解决问题, 以致排除系统故障。

3) 观察各个控制系统的断电情况

在DCS系统正常运行过程中, 突然发现有部分操作站没有显示, 那么就说明UPS或市电断电, 就应该及时通知维修人员进行维修。假如有电的操作站能够进行正常监控, 就不会影响控制系统的正常调节。

4) DCS系统中, 发现多个自调系统失控情况

在DCS控制系统中, 假如发现多个自调系统失去控制, 监控画面上的自调阀阀位显示全开或者全关, 应该立即检查仪表气源压力, 若此数据小于0.4MPa, 就表示有异常情况, 应该及时排除气源管道是否漏气或堵塞, 如果气源压力小于0.2MPa, 应该立即紧急停车, 将监控画面上的自动调节系统全部搞成手动, 将调节阀阀位调至安全位置, 并立即通知仪表工进行检测, 并进入现场进行操作, 将调节阀两端的截止阀关闭, 启用旁路阀进行操作。

因此, 在DCS系统在运行过程中, 应该及时的用专业的知识去判别并排除存在的异常状况和一些故障, 并及时找到故障解决的办法, 进行处理, 这样就可以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。

参考文献

[1]蒋彬, 李治薇[J].石油与天然气化工, 2010 (S1) .

DCS系统的常见故障及排除 篇9

一、DCS系统概述

DCS即distributed control systems,又被称为集散控制系统,DCS由过程监控级与过程控制级组成的计算机系统,其中通信网络是保证其运行和发挥作用的重要纽带,在DCS系统中集合了现实技术、计算机技术、控制技术以及通信技术等先进技术,并且具有较高的可靠性、灵活性、开放性与协调性,同时DCS系统不仅具有齐全的控制功能,同时也便于维护,当前的DCS系统在计算机以及网络技术的推动下正在向网络化、多元化以及集成管理等趋势发展,并且已经成为了过程工业自动控制的主流。

二、DCS系统的常见故障及排除

在DCS系统的应用中,出现故障是不可避免的,所以工作人员能够善于对故障作出诊断和排除对DCS系统的正常运行是十分重要的。在DCS的实际应用中,常见的故障主要表现为软件类故障、操作类故障、网络故障、干扰故障、通道故障等。

(一)软件类故障。

DCS系统的软件类故障主要包括软件之间不兼容、不能进行下装以及各类网络软件引起的故障等。DCS系统的软件主要由服务器软件、操作员站软件、工程师站软件以及组态软件构成,这些软件有时会互相干扰或者与其他软件发生不兼容情况并导致系统运行异常。同时在下装过程中需要使用专门的软件,有时软件不能正常运行会引起下装失败的情况。网络软件故障主要体现为网络中的协议或者参数被误删或者误改等。针对这三种软件类故障,首先要重视DCS系统中软件兼容性的测试;其次要在不能下装的情况下对软件的运行情况进行检验;再次要重视管理制度的完善,从而杜绝网络软件故障的发生。

(二)操作类故障。

DCS系统中的操作类故障主要体现为出现频繁的死机现象或者操作无效现象。造成频繁的死机现象的原因主要包括以下几点:一是电脑遭到病毒入侵导致网络的迟缓反映或者电脑本身反映的迟缓;二是MCU的容量没有进行正确的设置或者计算机中灰尘较多、内存卡接触不良以及风扇故障等都会造成计算机的蓝屏与死机。针对死机现象可以从以下几个方面进行预防与维护:一是采用杀毒软件进行杀毒,确保计算机运行环境的安全;二是严格控制MCU容量,防止出现MCU容量过小或者超限的情况:三是做好计算机日常维护,杜绝不健康的计算机使用行为。操作无效的故障产生的原因主要是由于过程通道的硬件故障、操作员对软件本身的故障以及系统承受的负荷率过大所引起的。所以在DCS系统使用之前,要对各类硬件和软件做出测试,同时通过提高系统负荷承受能力来避免系统负荷率过大而引起的系统崩溃现象。

(三)网络故障。

网络故障是DCS系统中的常见故障,一般包括系统网络的故障、控制网网络的故障等。在系统网络故障的维护与排除中,需要考虑的原因包括接头基础不良、软件故障、网卡故障、协议错误等原因,而杜绝系统网络故障的策略包括进行合理的系统网络设计、减少电缆触碰次数以防止接头松动等,在故障诊断中可以采用隔离法与替换法;在控制网网络故障的维护与排除中,要注意用接地问题的处理来预防耦合干扰,在故障诊断的过程中可以使用交换法。

(四)干扰故障。

DCS系统运行的过程中如果受到干扰会出现不稳定的运行状态。干扰故障主要包括变频器对模拟信号的干扰、通信设备的干扰以及电磁绕组对模拟量的干扰等。所以在DCS系统运行的过程中,要通过检查接地以及家滤波器来实现变频器载波频率的降低,同时要通过避免在工作场合使用无线电通信等来减少工作场所的干扰源。

(五)通道类故障。

浅谈DCS系统的常见故障及排除 篇10

科学技术的发展, 促进了社会生产力的提升。DCS系统 (集散控制系统) 以其在仪表控制和网络通讯领域的优异表现广泛应用于现代社会工业化大生产过程中。作为自动化工业生产控制系统的主流发展趋势, DCS系统具有高度的数字化和信息化特征。使用DCS系统, 能够显著提升生产质量和生产效率, 帮助企业实现更高的经济效益。DCS系统的运行质量与企业生产状况密切相关。在日常工作中, 生产企业要切实做好DCS系统维修、维护工作, 减少故障发生的几率和对生产的影响, 从而保障生产的高效、正常进行。

1 DCS系统基本情况简介

集散控制系统, 英文名称distributed control systems, 简称DCS系统。该系统是以计算机控制中枢, 以通讯网络为媒介, 采用过程监控和过程控制两种方式实现对生产设备、仪表的控制, 进而达成对整个生产过程的控制。DCS系统横跨多个学科, 是一项综合性很高的工程系统, 它整合利用了现实技术、计算机技术、控制技术以及通信技术等多门先进技术, 在运行可靠性、操作灵活性方面都具有极为优异的表现。此外, DCS系统具有良好的外延性, 能够和外部单元实现良好的对接, 达到协调运转的目的。除了控制性能优异外, DCS系统独特的结构特性还给系统维护、维修提供了便利。上述这些特点使得DCS系统适用广泛, 在许多领域都能够发挥出高水平的控制效果。随着计算机和网络技术的进一步发展, DCS系统正在向着网络化、多元化和集成化方向快速发展, 并在现代工业化大生产控制领域发挥出越来越大的作用。

2 DCS系统故障处理的基本方法

DCS系统作为工业自动化的重要组成部分, 长期使用下难免会发生各种问题。当遇到DCS系统发生故障时, 要按照下面的程序一步步检查, 逐步缩小查找范围, 确定故障原因并加以排除。

(1) 详细检查系统当前状态, 确认电源、线路、零部件安装等情况是否处于正常状态, 操作是否规范、正确。

(2) 对故障位置进行初步定位, 判断是现场仪表设备发生故障还是DCS系统发生故障。

(3) 当确认是DCS系统发生故障时, 进一步判断故障是由于硬件原因还是软件原因引起的, 如果是硬件原因引发的故障, 则对故障硬件进行更换处理。需要注意的是, 每一个检测环节都有其规范程序, 具体操作时要严格按照规范执行。

3 DCS系统的常见故障与解决方案

集散控制系统是工业化自动化生产体系中的“脉络”和“神经”, 做好DCS系统维护、维修, 减少并及时准确排除系统故障, 对于保障工业生产的正常稳定进行具有十分重要的意义。作者通过多年的实践总结, 对DCS系统故障情况具有一定程度的了解, 下面围绕实际工作中DCS系统常见故障类型进行分析、探讨, 并就如何排除故障、加强防范措施等内容提出自己的看法, 希望可以对DCS系统使用和维修人员有所帮助。日常工作中DCS系统常见故障根据故障原因可以分为软件类故障、操作类故障、网络故障、干扰故障等几个类型。

3.1 软件类故障

该类DCS系统故障的原因来自于系统应用的软件工具。常见的情况主要有软件兼容性差、无法实施下装等, 除此之外, 另有一部分软件故障是网络软件缺陷导致的问题。DCS系统使用的软件主要由服务器软件、操作员站软件、工程师站软件以及组态软件构成。这些软件功能不同, 特点各异, 往往由不同的服务商提供, 彼此间有时会产生冲突或其他不利影响从而导致整个系统运营不正常。下装作业所使用的专用软件, 如果出现异常会导致下装不能成功。网络软件导致的故障主要是网络协议或参数错误引起的, 而参数错误又多数是误操作导致的。在处理上述软件引发的DCS故障时, 第一步要进行软件兼容测试, 排除兼容问题, 如果存在下装失败的问题则要对下装软件进行专门的检测, 第三点要建立并不断完善系统软件使用管理体系, 用制度的手段规范软件使用行为, 减少网络软件引发的DCS系统故障。

3.2 操作类故障

所谓DCS系统中的操作类故障, 其最基本的特征就是设备死机现象频繁发生, 或者不接受指令, 无法有效操作等。之所以产生上述问题, 最主要的原因包括以下几点:原因一是计算机本身原因, 比如感染电脑病毒致使的计算机或网络反映缓慢, 也有一部分是因为电能本身性能不高, 难以承受巨大工作量导致的迟缓, 原因二是没有准确设置MCU的容量, 或者计算机机箱内长期没有清理, 存在大量灰尘, 导致内存卡接触不良或风扇故障等。这些问题都有可能引发计算机的蓝屏与死机。要解决DCS系统操作类故障, 主要方法是做好系统的日常使用维护。一要安装合适的杀毒软件, 定期杀毒并及时更新病毒库, 确保计算机运行环境的安全;二要科学设置MCU容量, 避免MCU容量过小或者超限情况的发生:三要做好计算机日常维护, 做到计算机操作行为科学、规范。操作无效的故障产生的原因主要是由于过程通道的硬件故障、操作员软件使用不当以及系统承受的负荷率过大所引起的。针对这个问题, DCS系统在正式投入使用前, 必须对系统中的软、硬件进行模拟测试, 确保各类软件、硬件在系统工作环境下的正常运转。此外, 要尽可能地提高系统负荷承受能力, 防止因为负荷过大导致的系统崩溃现象发生。

3.3 网络故障

这种故障类型在DCS系统运行过程中比较多见, 根据发生部位的不同, 分为系统网络故障和控制网络故障两类。引发系统网络故障的原因比较复杂, 常见的有接头接触不良、软件故障、网卡故障、协议错误等, 防范措施则包括进行合理的系统网络设计、减少电缆触碰次数以防止接头松动等, 故障发生时的检测办法一般有隔离法与替换法两种;而对于控制网网络故障的处理, 则是主要围绕接地预防耦合干扰来处理, 常用的检测方法是交换法。

3.4 干扰故障

DCS系统正常运行过程中有大量数据、指令以对应的信号模式进行传递。当通信受到某些因素的干扰时, 比如变频器对模拟信号的干扰、通信设备的干扰以及电磁绕组对模拟量的干扰等, 就会导致通信失灵、设备无法正常运转的现象发生。当发生干扰时, 需对设备接地情况进行检查, 并通过加设滤波器降低变频器载波频率等方法减少外界电磁干扰。

4 结束语

综上所述, 影响DCS系统的正常运行、产生故障的原因有很多。在实际工作中, 要注意观察系统设备的故障特征, 通过检测逐步缩小故障范围, 最终确定故障位置和原因, 再据此设计针对性的解决方案。同时, 要切实做好系统日常维护工作, 将故障发生的可能性降到最低, 保障系统长期正常平稳运行。

参考文献

[1]陈斌, 屈文倩, 徐志江.DCS自动化系统的维护和应用探析[J].科技创新与应用, 2012 (18) .

DCS系统故障 篇11

关键词：DCS系统；事故分析方式

中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)15-30762-02

On the Role of DCS in Accident Analys

LI Ri-gang

(Qianan SembCorp Cogeneration Co. Ltd., Qianan 064400, China)

Abstract:There are six main mode DCS accident analysis by these means greatly enhance the scientific analysis of the accident, ensure safe and efficient operation of the system.

Key words:DCS; accident analysis method

1 系统介绍

我公司4#锅炉和3#汽轮机DCS系统采用HIACS-5000/5000M分散型控制系统，该系统是日本日立公司最新推出的具有九十年代国际先进水平的电站综合自动控制系统；可以使发电机组的数据采集系统（DAS）、模拟控制系统（MCS）、炉膛安全监测系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）以及汽轮机数字电液控制系统（DEH）等通过数据通讯网络连成一体化；完成发电机组的模拟量自动控制、安全监测、顺序控制、CRT操作和数据采集与监视等功能，同时还可以与电厂管理信息系统、其他控制系统进行通讯。该系统有效地利用了国际上微型计算机、数字通讯、图形显示等方面的先进技术，构成集成化、自治性的分散型控制系统。该系统提供高性能的控制器、工作站、通讯网络以及过程量通道模件等硬件模块，并可完成数据采集、过程控制、信息管理等功能，构成集控制、操作、监视、管理为一体化的自动化系统。 在电厂中采用DCS系统提高了电厂运行中的自动化控制水平，极大的方便了运行人员的日常操作；在事故发生以后还能够提供多种有效的手段，展开事故调查分析，为及时准确的查明事故原因起到了极大的作用。（附：DCS系统示意图）

2 事故分析方式

我公司采用的HIACS-5000/5000M DCS系统主要提供以下几种方式，调查事故原因：

2.1 事故追忆记录

HIACS系统中的事故追忆记录是指系统根据事先定义的触发条件；触发条件最多可以定义5个，互为“或”的关系；记录定义的模拟量或开关量在事故发生前10分钟后5分钟的信息。允许用户最多设定20组事故追忆，总共300点数据。每一组事故追忆可记录20次事故，根据事故发生的时间顺序记录。事故追忆一般根据机组热力系统划分为给水、制粉、循环水等子系统。事故追忆记录中的数据量较小，而且是事先定义完成，只能对一些重要的数据进行记录。在事故发生以后，可以调出相应的事故追忆记录，通过趋势显示或数据一览的形式对所记录的数据进行分析。

2.2 系统首要原因

在系统画面中提供锅炉系统主保护、汽机系统主保护、给水泵系统、风机系统、循环泵系统六幅画面；将各系统中保护动作情况在画面中显示出来，找出事故发生的根源；，各系统中保护动作信号，确认系统首要事故原因。

2.3 趋势显示

趋势显示功能是在操作员站（POC）上画出数据在一段时间内的趋势图形。每个POC站可以记录250个数据，最多可以记录32小时以内的数据。在同一幅图形中可以同时画出8个数据的图形，在屏幕上以不同的颜色加以区分比较；系统在描绘图形时，对超出报警限值的时间段数据用虚线描绘。通过对4台POC站的预先定义，将锅炉、汽机、电气系统的重要参数分别定义在4台POC站中，就可以随时进行查询。趋势显示功能主要用于分析数据在一段时间内的总体变化过程；可以方便的观察某一数据在一段时间内的最大值、最小值、变化速率、有无突然变化等情况；还可以将几个相关数据放在同一图形中，比较这些数据的变化规律，判断是否由于某一数据的变化导致其他参数的相应改变，造成事故现象。这个的作用类似于我们老系统的记录仪，趋势显示功能从根本上解决了事故后值班工破坏记录纸，篡改记录的现象，可以真实的再现事故时候的工况，正确的引导事故原因分析。下图为我厂4#锅炉投运之初一次结焦前后的趋势图，画面很清晰的显示了结焦当时的各主要参数的变化情况。通过对画面的分析发现当时床位和床温控制过高、风量控制又过小导致了此次事故。以后合理的调整了运行参数后，杜绝了此类事故的再次发生。

2.4 信息一览

信息一览中记录系统中的报警信息、报警恢复信息、状态变位信息、操作员操作、SOE等内容，按照时间的先后顺序进行记录；提供按照时间和内容查询两种方式。每台POC站中的信息一览内容完全相同，可记录报警信息2500条，报警恢复信息2500条，状态变位信息2000条，操作员操作2000条，SOE 500条；当某类信息超过记录容量后，自动替换最旧的记录。通过信息一览可以查出事故发生前后系统中的报警信息、操作记录等可能与事故有关的重要信息。操作员操作记录可以准确的记录每一台POC站发出的操作指令信息，包括指令发出时间、操作对象、操作指令变化及操作员站号等具体内容。通过对操作员操作的分析可以清楚的判定是否由于误操作或其他因素造成事故的发生。

2.5 SOE一览

SOE（事件顺序记录）功能，时间分辨率不大于1ms，能记录256个SOE点，作为SOE点当其状态变化至特定状态时，即启动事件顺序记录功能。一般是对系统中重要设备的开、关信号进行记录，通过SOE记录可以准确的判断出设备跳闸的先后顺序，查清事故的起因。SOE记录将3分钟内发生的SOE数据记作一个SOE事件，可记录20组SOE事件。

2.6 历史站记录信息

以上五种方式都是在POC站中实现，但其记录信息的容量不大，时间较短；不能完全满足事故分析的需要。在DCS系统中加入历史站，专门负责大容量长时间的记录各种数据，POC站功能在历史站中都可以实现。历史站可以8000点/秒的计算速度，记录最少8000点的模拟量或开关量数据；记录时间最多可以达到2个月（如果硬盘足够大的话，记录1年的时间也可以轻松实现）。通过历史站数据组态将系统中所有的模拟量数据和大多数开关量数据记录下来存储在硬盘上，通过趋势显示或数据一览的形式，满足发生事故时的调查分析以及平常机组运行状况的记录；并可以打印出相应的趋势图形及数据一览报表。例如我们把＃4炉水冷壁金属温度测量引入了DAS系统显示，专家通过历史站记录的信息的进行分析最终找到了锅炉炉膛爆管的的真实原因。历史信息一览功能可以记录100倍POC站信息一览的内容；历史事故追忆可以记录1个月内的事故追忆记录；历史SOE可以记录1个月内的SOE记录。

我厂的1#2#3#锅炉和1#、2#汽轮机还是模拟盘分立控制的系统，好多事故都要靠有经验的人员凭经验判断事故原因，特别是晚上出的事故，白天分析人员去了解情况的时候，好多事情已经被晚上的值班工的“攻守同盟”掩盖了，得到的往往是精心编制的谎言。下面的表格是笔者于2006年11月8日自己巡检抄来的锅炉运行主汽温度数据，明显看得出由于1、2#锅炉是值班员手抄报表，指标控制的很不合理，甚至有的时间的数据已经危机机组运行，但值班员所抄的表单绝对不会反映出真实的数据的，存在严重的隐患。而4#锅炉上了DCS系统，值班员不得不严格按照规定的指标运行，运行数据很合理。

（注：我厂锅炉主汽温度控制指标为435℃～445℃）

通过4#锅炉DCS系统的使用，好多以前很难发现的问题都跃然纸上了。另一方面员工们也自主的提高了业务素质和敬业精神，4#锅炉的效率和运行周期比其他的锅炉都要长，大大提高了企业的效益。公司领导决定以后要逐渐把模拟盘控制的系统都改造成为DCS控制系统。

3 结束语

通过DCS系统准确、详实的记录，可以帮助分析人员尽快查明事故原因，排除机组故障；在以后的运行中吸取经验，保证机组的安全稳定运行。

参考文献：

[1]王锦标. 计算机控制系统[M]. 北京：清华大学出版社.

[2]王建华, 黄河清. 计算机控制技术[M]. 北京：高等教育出版社.

DCS系统故障 篇12

DCS系统全称为分散控制系统，又叫集散控制系统，英文distributed control system。由于采用“管理集中，控制分散”的设计方法，它避免了集中控制系统因中心计算机故障导致整个过程控制系统瘫痪的现象，将危险分散，系统各个部分的故障不影响其他部分的正常工作，因而具有更高的安全可靠性，可分布较大地域，能进行大型生产过程的实时控制，模拟量数据处理功能和运算功能，能胜任大型和控制状况复杂的过程控制系统，而且还可以实现在线优化、实时调度、统计管理等功能。在这种情况下，如果DCS系统出现异常，将使系统失控，出现不可预知的事故，给企业带来巨大的损失。

二、XDPS-400分散控制系统概述

XDPS是新华分散处理系统(Xin Hua Distributed Processing System)的缩写，代表了新华的产品系列。XDPS可以构成各种独立的控制装置、分散控制系统(DCS)、监控和数据采集系统(SCADA)，完成工业生产过程实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。

三、XDPS-400分散控制系统的特点

XDPS-400系列的最大特点是系统的开放性，硬件、软件与通讯都采用了国际标准或主流工业产品，构成开放的工业控制系统。

硬件:

硬件跟随计算机发展潮流。人机接口(MMI)采用标准工业PC机，分布处理单元DPU采用标准工业PC总线结构。

软件:

Windows3.x、95、NT系统软件，以及基于Windows NT的实时多任务操作系统RMX-X。方便直观地符合IEC-1131-3的DPU图形组态软件、图形显示、报表、控制、记录统计的生成工具软件。

通讯:

采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余实时数据网，符合IEEE802.3标准，通讯速率10Mbps/100Mbps。

显示:

高分辨率显示，分辨率1280×1024或1600×1200。窗口显示及三维空间的显示画面。

一体化:

通过以太网(Ethernet)与其它信息网络联接，从工业生产过程控制、测量、生产管理信息一体化。

汉化:

全汉化显示、支持中英文显示界面。

网络:

实时数据网(A网、B网)冗余总线式网络，传递实时数据，支持1～250个网络节点。信息数据网(C网)实现数据库文件与打印共享，传递系统非实时性文件信息。

容量:

分布实时数据库，对网上各节点透明，全局数据容量达64,000点模拟量，64,000点开关量。

实时性:

1秒内可更新所有全局点，1秒内调出任何图形显示，最快50ms的控制周期。

灵活:

除可接新华公司的I/O模块外，通过标准的通讯协议(如DNP3.0、Modbus、SC1801等)，还可接其它常用的I/O系统、各种PLC、厂级MIS和其它控制系统。

发展:

硬件与软件跟随国际工业主流产品同步发展。

功能:

集过程控制、顺序控制、数据监视和记录于一体。

可靠性:

系统经可靠性设计，采用冗余技术，容错技术，双路电源供电，保证系统MTBF≥150,000小时。

备件:

标准化与系列化，备件种类大大减少。

维护:

通道级的自诊断程序，CRT自动报警与显示，可实现快速带电更换，MTTR<5Min。

接地:

系统要求独立接地，接地电阻≤2.5～4Ω

四、DCS系统常见故障分类

(一)DCS系统硬件故障。

这类故障是指过程控制层的故障。一是DCS系统中的模块，特别是I/O模块损坏造成的故障;二是DCS接地不牢靠，导致卡件损坏。这类故障一般比较明显且影响也是局部的，比如:参数显示没有变化，排除现场仪表故障可能后仍不能操作执行机构和电动门等。它们主要是由于使用不当或使用时间较长，模块内元件老化所致。如果模块周围的环境灰尘超标、温度高、湿度大将会大大缩短模块的使用寿命，因此鉴于DCS系统对温度、湿度、清洁度的严格要求。在安装前，操作室尤其是过程控制室的土建、安装、电气、装修工程必须完工，如在夏季，空调要及时启用。另外，尤其在管道夹层上过程控制室，其盘柜的电缆孔洞一定要封堵好，否则，一旦管道漏汽窜入盘柜，极有可能造成重大故障。

(二)DCS系统软件故障。

这一类故障是软件本身的错误引起的。一般出现在DCS系统投运调试阶段，因为应用软件程序复杂，工作量大，所以应用软件错误难以避免，这就要求在DCS调试试运阶段组态人员和运行人员应十分认真，及时发现并配合DCS系统调试人员解决问题，此类故障在DCS系统正常运行后很少见。第二类故障就是在系统正常运行时需增加控制点，在线修改程序导致系统出错或者死机，这就要求DCS编程组态人员对系统非常熟悉，预先做好控制方案，再进行实施，实施前必须做好程序备份，避免错误发生时，可及时挽救不必要的损失。

(三)人为故障。

失误原因多种多样，有维护人员操作错误、专业水平欠佳、监护不到位、没有进行事故预想、管理有漏洞等原因。在实际运行操作中，有时会出现DCS系统某功能不能使用，但实际上DCS系统并没问题，而是操作人员操作不熟练或操作人员错误操作引起的。因此DCS系统供货厂家应及时向运行人员提供DCS操作手册，初次使用DCS系统的操作工要经过培训后才能上岗操作。

(四)仪表人员工艺流程不熟造成的故障。

此种现象在各厂中普遍存在，操作员对仪表人员依赖性过大，而仪表人员平时不能进入控制室的规定实际上也制约了仪表人员对DCS的深入了解，另外由于仪表人员长时间不接触DCS系统造成缺陷出现时不能及时准确地处理。笔者遇到过这样一种情况，一个串级均匀控制(形式上和普通串级控制一样)被操作员当作普通串级控制来设置PID参数，结果可想而知，怎么也控制不好。如果操作员能与仪表技术人员密切配合，相信仪表技术人员能分清串级均匀控制和普通串级控制的区别，从而给予操作员在参数调整方向上的指导。因此，现在仪表人员平时不能进入控制室的规定利弊兼有，如果能让部分仪表人员参与操作员的日常工作，将会对操作员和仪表人员的综合业务素质的增长大有好处。

五、DCS系统故障防范措施

(一)DCS系统运行与管理。

DCS系统的运行管理是指计算机系统日常点检，各种软件管理，备件管理，文件归档管理等;加强软件管理，组态的修改必须按有关规定执行，同时必须及时备份修改前后的所有组态信息，存档备查;当DCS装置发生故障，需用备件更换时，使用前必须对备件进行功能测试，以防患于未然。DCS系统检修管理是DCS系统检修时必须要有合理的检修工艺和程序，应重视DCS系统检修项目和周期，检修项目依据DCS系统设备特点，随工艺设备大修至少进行以下项目的检修:软件的备份，核实控制模件标志和地址;清扫电源、模件及防尘滤网，检查及紧固控制柜接线，接地系统检查，冷却风扇检修，电源测试;重要测量和保护信号线路绝缘检查;控制室温度、湿度及含尘量检修前测试;对UPS供电设备进行清扫，对操作站进行清扫，通讯进行检查等。

(二)DCS系统抗干扰措施。

在中央控制室四周墙壁粉刷之前，先钉上一层钢丝网，再与电气保护PE接地系统相连。可以有效地防止高压输电线距离产生的强电磁场干扰。或者高压输电线改为埋地沟敷设，也可以解决高压工频强电磁场对DCS干扰的危害。中控室建筑整体结构上是钢筋混凝上梁柱顶面浇筑及砖砌墙。对DCS也具有良好的抗干扰作用。地面是水磨石上加500mm高立柱架空的抗静电活动地板。防静电接地与PE系统相连。另外，各机柜的型钢基础底座也与PE相连。采用上述措施从总体环境上对DCS的抗干扰性能起了重要的作用。

(三)DCS系统防病毒措施。

首先确保DCS系统前期设计阶段，尽量形成局部独立的控制网络，如果有MIS系统的接入要求，可在接入公司局域网的DCS系统上安装企业版杀毒软件和防火墙软件客户端，确保DCS系统的信息安全，同时禁止插拔USB等移动存储设备，防止病毒通过其他媒体介质侵入。

参考文献

[1].栾元迪等.PLC、DCS及FCS在中小型冶金生产过程控制系统中的应用[J].自动化博览,2002

[2].赵燕平.火电厂分散控制系统检修运行维护手册[M].北京:中国电力出版社,2003

[3].王常力.分布式控制系统的现状与发展[J].电气时代,2004