淺析科遠(yuǎn)DCS控制系統(tǒng)中常見故障及維護(hù)

1、淺析科遠(yuǎn)DCS控制系統(tǒng)中常見故障及維護(hù)作者：束劍峰摘要：本文簡述南京科遠(yuǎn)NT6000V3ADCS控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，對其在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象以及日常維護(hù)中應(yīng)采取的防范措施作詳細(xì)的闡述，以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用水平和經(jīng)濟(jì)性，確保DCS控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。Abstract:ThispaperdescribesthebasicstructureofNanjingSCIYONNT6000V3Acontrolsystemandexpoundsthefaultsymptomsintheoperationandpreventivemeasuresinday-to-daymaintenanc

2、einordertosumuptheusefulexperiences,enhancetheapplicationlevelandeconomicalefficiencyofDCStoensurethestableoperationofDCS.關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；故障；措施1.引言隨著發(fā)電機(jī)組容量和規(guī)模的成倍增長，分散控制系統(tǒng)的可靠性水平，已成為確保發(fā)電機(jī)組以及電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行和滿足國家節(jié)能環(huán)保要求的關(guān)鍵。但分散控制系統(tǒng)品種繁多、技術(shù)涉及面廣、元部件離散性大，運(yùn)行過程中發(fā)生各種各樣的故障難以避免，這就對從事控制系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)的專業(yè)人員提出了一個(gè)新課題，就是如何進(jìn)行故障的有效預(yù)防，以

3、及故障發(fā)生后如何通過迅速、正確的處理，將故障的影響降到最低，本文簡單分析DCS控制系統(tǒng)中常見故障及處理預(yù)案，以供參考。2. 科遠(yuǎn)NT6000V3ADCS控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)分散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem簡稱DCS)是利用4C技術(shù)，即計(jì)算機(jī)技術(shù)(Computer)、控制技術(shù)(Control)、通訊技術(shù)(Communication)、CRT(LCD)技術(shù)進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。南京科遠(yuǎn)NT6000V3A是一款典型的DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制分散、集中管理、模塊化設(shè)計(jì)、合理的軟硬件功能配置和易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。我公司兩臺75t/h的循環(huán)

4、流化床鍋爐和南汽的15MW發(fā)電機(jī)組，DCS控制系統(tǒng)全部采用南京科遠(yuǎn)的NT6000V3A系統(tǒng)。NT6000V3A系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩部分組成，硬件體系包括通信設(shè)備、人機(jī)接口、機(jī)柜、電源、接地、控制模件(km940)和過程輸入/輸出設(shè)備(I/O模件)，軟件體系由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成。NT6000V3A在我公司運(yùn)行狀況穩(wěn)定，控制效果好，完全適應(yīng)和滿足生產(chǎn)工藝的要求，整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平高，大大降低了操作強(qiáng)度，工藝穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)系統(tǒng)還提供對外通訊接口eNetGW通訊網(wǎng)關(guān)，對實(shí)現(xiàn)第三方系統(tǒng)或設(shè)備與NT6000系統(tǒng)的集成起到了中間橋梁的作用。3. NT6000V3A系統(tǒng)故障分析及措施

5、DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，使得人們對整個(gè)系統(tǒng)的要求越來越高。雖然DCS系統(tǒng)采用先進(jìn)技術(shù)，功能強(qiáng)大，但在實(shí)際應(yīng)用中還是存在諸多問題。除了設(shè)計(jì)、安裝、管理等方面的因素外，還會(huì)出現(xiàn)如硬件故障、軟件故障、就地設(shè)備故障以及人為誤操作引起的故障等。3.1系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障可分為固定性故障和偶然性故障，是影響系統(tǒng)運(yùn)行的全局性故障。發(fā)生故障后可通過重新啟動(dòng)使系統(tǒng)恢復(fù)正常的故障稱為偶然性故障；相反通過系統(tǒng)重新啟動(dòng)后不能恢復(fù)正常的故障稱為固定性故障，一般是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)或系統(tǒng)運(yùn)行年限較長所致。3.2硬件故障硬件故障產(chǎn)生的原因主要有元器件質(zhì)量不良、使用條件不當(dāng)、元器件腐蝕老化、調(diào)整不

6、當(dāng)、錯(cuò)誤的接線引入不正常電壓而形成的短路等。有時(shí)由于現(xiàn)場環(huán)境的因素，如溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、沖擊、鼠害等原因也會(huì)造成系統(tǒng)硬件故障。3.2.1. DPU故障DPU主要有DPU脫網(wǎng)、不同步和雙機(jī)冗余故障,可通過DPU狀態(tài)指示燈來判斷。其中以脫網(wǎng)最為常見，引起脫網(wǎng)的原因有很多，如電氣元件的腐蝕老化、散熱不良導(dǎo)致元器件燒毀、主板電容鼓爆、板卡積灰大引起電氣元件短路,通訊端子接觸不良等；此外DPU的負(fù)荷率過高也會(huì)導(dǎo)致DPU死機(jī)、DCS系統(tǒng)失靈等故障。解決此類故障的方法是重新啟動(dòng)DPU，若電氣元件損壞，及時(shí)維修或更換備件。不同步主要原因是主、副DPU之間的下位機(jī)程序或系統(tǒng)文件不同引起的，解決的辦法是將主

7、控DPU的文件拷貝到副控的DPU。雙機(jī)冗余故障主要是由通訊故障引起，如通訊端口接觸不良、通訊電纜故障、網(wǎng)線鋪設(shè)不合理。處理器負(fù)荷過高等，也有可能部分DPU失電，其中通訊故障還會(huì)導(dǎo)致DPU脫網(wǎng)故障。3.2.2. I/O卡件故障I/O卡件故障一般包括：I/O通道故障、端子板接線錯(cuò)誤、卡件跳線錯(cuò)誤、串入強(qiáng)電燒毀卡件、電氣元件老化、通訊電纜接觸不良等，其中以I/O通道故障最為常見，可通過卡件上的LED燈或上位機(jī)單點(diǎn)狀態(tài)來判斷?？霈F(xiàn)故障表現(xiàn)為數(shù)據(jù)無法采集、操作失靈、上位機(jī)無法監(jiān)視數(shù)據(jù)變化、系統(tǒng)輸出不能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場設(shè)備、數(shù)據(jù)顯示精度誤差大等現(xiàn)象。若卡件出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，在更換I/O卡件前先確定故障

8、卡件的位置、類別、跳線及地址、軟件版本等，新更換卡件的設(shè)置必須與原卡件相同。若排除硬件的原因，應(yīng)判斷故障是出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)內(nèi)還是在外圍設(shè)備上。一般的判別方法是：拆除卡件端子板上故障點(diǎn)通道現(xiàn)場側(cè)接線，檢查該通道是否正常，如模擬量輸入信號(AI)出現(xiàn)故障，可以用模擬量信號源在故障點(diǎn)上加信號，然后在上位機(jī)觀察故障點(diǎn)顯示是否正常，從而判斷故障點(diǎn)的范圍；開關(guān)量輸入信號(DI)可通過短接故障點(diǎn)通道進(jìn)行判斷；模擬量信號輸出(AO)、開關(guān)量信號輸出(DO)故障可用測量儀表接入故障點(diǎn)通道，然后通過上位機(jī)發(fā)送指令信號，判斷輸出信號是否正常。3.2.3. 電源故障電源采用兩路AC220V(3A)冗余，一路是廠用電源

9、，另一路是UPS電源，當(dāng)一路電源有故障時(shí)，另一路電源自動(dòng)投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無擾自動(dòng)切換oAC220V電源接入機(jī)柜后，由電源分配版上部的多組輸出端子分配給機(jī)柜內(nèi)需要AC220V供電的部件：兩個(gè)DC24V(10A)開關(guān)電源，兩個(gè)分散，兩個(gè)照明燈。其中DC24V(10A)開關(guān)電源通過分配板分別供給DPU,IO模件，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，光電接口等。電源分配板上有兩路觸點(diǎn)輸出(NC1,COM1)(NC2,COM2)，用于監(jiān)視兩路24V1(10A)、24V2(10A)總電源的狀態(tài)，當(dāng)電源掉電時(shí)，對應(yīng)的觸點(diǎn)由閉合狀態(tài)變成斷開狀態(tài)。這個(gè)觸點(diǎn)信號可以接入同一個(gè)機(jī)柜中的DI卡件進(jìn)行監(jiān)視及報(bào)警。電源故障大多數(shù)情況下是有線路問題

10、所導(dǎo)致的，如電源線阻增大、絕緣層不好、線路負(fù)荷不匹配、電壓波動(dòng)幅度超限、電源線虛接、元器件損壞、UPS供電技術(shù)指標(biāo)超過規(guī)定要求等。一旦確定了電源模塊故障，在制定安全措施后進(jìn)行處理更換。注意，在更換設(shè)備前，要分析排除一些危害性故障，如電源異常、負(fù)載短路等引起元件損壞的故障。3.2.4. 網(wǎng)絡(luò)通信故障NT6000系統(tǒng)采用冗余網(wǎng)絡(luò)通信程序，簡稱eNetMain。其主要功能是按eNet協(xié)議，完成從NT6000系統(tǒng)的DPU中獲取數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)診斷、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警解析、事件記錄等，同時(shí)對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)，是NT6000系統(tǒng)中軟件、硬件連接的橋梁。通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，首先要檢查網(wǎng)絡(luò)適配器的工作狀態(tài)，其次檢

11、查傳輸介質(zhì)和通訊接頭，采用雙絞線介質(zhì)，檢查網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和RJ45接頭的連接狀況。此外，還應(yīng)注意系統(tǒng)的I/O總線。I/O總線故障會(huì)導(dǎo)致DPU和I/O單元通信中斷，DCS系統(tǒng)處于失控狀態(tài)。3.2.5. 接地故障接地系統(tǒng)故障會(huì)引起DCS輸入/輸出量的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，設(shè)備狀態(tài)失常和誤動(dòng)作，可測量各機(jī)柜系統(tǒng)的接地電阻（NT6000V3A系統(tǒng)接地銅牌到大地的接地電阻要求W40），判斷接地系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，是否滿足接地電阻的要求，并及時(shí)進(jìn)行處理。3.2.6. 工業(yè)機(jī)故障工業(yè)機(jī)是DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、操作的終端，是人機(jī)交互的平臺。常見的故障是死機(jī)，也會(huì)出現(xiàn)硬件損壞導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的情況。死機(jī)的主要有硬件配置的計(jì)算能力

12、不足、灰塵和靜電的積聚、計(jì)算機(jī)病毒、散熱系統(tǒng)、電子設(shè)備的老化和損壞、惡劣環(huán)境的腐蝕等，應(yīng)定期對工業(yè)機(jī)進(jìn)行清潔維護(hù)。3.2.7. 過熱引起的故障DCS系統(tǒng)除電磁干擾外，散熱是影響系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的隱患。電子元件對溫度非常敏感，溫度過高會(huì)極大地影響電子元件的穩(wěn)定性，甚至?xí)?dǎo)致電子元件的燒毀。要求DCS系統(tǒng)必須有良好的通風(fēng)散熱系統(tǒng)，需要檢查各通風(fēng)口、風(fēng)扇、進(jìn)風(fēng)濾網(wǎng)及空調(diào)等工作狀態(tài)，確保DCS系統(tǒng)在合適的環(huán)境溫度和環(huán)境濕度下工作。3.3 軟件故障軟件故障分為系統(tǒng)軟件故障和應(yīng)用軟件故障。系統(tǒng)軟件故障是DCS系統(tǒng)所帶來的，包括操作系統(tǒng)軟件和運(yùn)行環(huán)境，出現(xiàn)故障時(shí)可重新啟動(dòng)系統(tǒng)或重新裝載系統(tǒng)軟件；應(yīng)用軟件是

13、用戶自己編定的，由于軟件工作復(fù)雜，工作量大，要求維護(hù)人員在系統(tǒng)調(diào)試和日常維護(hù)中認(rèn)真觀察，出現(xiàn)故障時(shí)檢查用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)，找出故障原因及時(shí)解決。3.4 外部設(shè)備故障外部設(shè)備包括各種溫度測量元件、壓力控制器、變送器、傳感器、開關(guān)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，容易受到周邊運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行工況和一些人為因素的影響，會(huì)直接影響DCS系統(tǒng)的正?？刂坪椭噶畹膱?zhí)行。這類故障比較直觀，在判斷和處理上也相對容易，但要確保及時(shí)性和準(zhǔn)確性。如變送器和熱電阻，熱電偶或者電動(dòng)執(zhí)行閥門的反饋，可檢查采樣的電流、電壓值是否正常，再檢查就地設(shè)備的工作狀況。3.5 操作不當(dāng)造成故障在實(shí)際運(yùn)行操作中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)DCS系統(tǒng)某功能不能使用、某控制部分

14、不能正常工作或有誤動(dòng)作，而實(shí)際上DCS系統(tǒng)并沒有故障，往往是操作人員不熟練，操作錯(cuò)誤或者誤操作所引起的，尤其是初次使用DCS系統(tǒng)的操作人員較為常見。另外，由于DCS系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面，操作員對鼠標(biāo)、鍵盤的誤動(dòng)作會(huì)引起錯(cuò)誤的控制指令而造成DCS系統(tǒng)誤動(dòng)作。4.DCS系統(tǒng)故障診斷方法DCS系統(tǒng)故障的診斷是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來確定故障的部分和原因，診斷流程如下圖。碰件放廈還蹙軟件ai曙檢查用戶編寫的程序和絹薔囪僑科幀找出醮障原國戟件、革能恢漣聯(lián)岫譽(yù)理為磁廠賦暑習(xí)由使用不當(dāng)引趨I如I供電電義覘闍一端宇捲踐故障.懂塊安愛構(gòu)溟"現(xiàn)場鼻任錯(cuò)溟零)J收件枚陽宦再田DCS系班侵件錯(cuò)運(yùn)引起(如：疊宦養(yǎng)竝整宦錯(cuò)嘆、集設(shè)走#態(tài)錯(cuò)泯弩)料蜿軟件故曙述是應(yīng)甬f孚竺豐匕歌件輕曜/祖用就杵族曙另外，利用廠家提供的DCS故障檢查流程圖、DCS系統(tǒng)故障診斷表和DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自診斷功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可充分利用這些功能來快速診斷和判斷故障的部位和原因。5.DCS系統(tǒng)的日常維護(hù)1) 做好重大系統(tǒng)和設(shè)備的定期檢驗(yàn)，并做好