淺析火電廠DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

梁農(nóng)

摘 要：DCS系統(tǒng)也稱為分散控制系統(tǒng)，其在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)多個(gè)回路進(jìn)行分別控制，但其數(shù)據(jù)又可集中進(jìn)行獲取，集中管理和集中控制，所以在火電廠生產(chǎn)，DCS系統(tǒng)作為重要的設(shè)備之一，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的控制和監(jiān)視職能，對(duì)火電廠的正常運(yùn)行具有非常重要的意義。因此，加強(qiáng)DCS控制系統(tǒng)的調(diào)試工作是火電廠非常重要的工作。文章從DCS系統(tǒng)調(diào)試前的檢查入手，分析了DCS系統(tǒng)調(diào)試的主要方法，并進(jìn)一步對(duì)DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中的故障診斷和處理進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：電廠；DCS控制系統(tǒng)；調(diào)試方法；故障；診斷；處理

1 DCS系統(tǒng)調(diào)試前的檢查

1.1 環(huán)境檢查

DCS系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求較高，所以在對(duì)系統(tǒng)調(diào)試前需要對(duì)主控室和現(xiàn)場(chǎng)控制室的環(huán)境進(jìn)行檢查，從而使其溫度、濕度和室內(nèi)照度都能夠達(dá)到系統(tǒng)要求的條件。

1.2 導(dǎo)線絕緣電阻的檢查

由于在DCS系統(tǒng)中存在著較多的回路，而且在每一個(gè)回路上都安裝有超載保護(hù)，所以在進(jìn)行絕緣電阻檢查時(shí)并不需要逐一對(duì)每個(gè)回路進(jìn)行檢查，只需對(duì)幾個(gè)回路進(jìn)行抽查即可。在檢查時(shí)則需要使導(dǎo)線和設(shè)備處于斷開(kāi)的狀態(tài)，然后利用兆歐表來(lái)對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。

1.3 供電檢查

供電檢查分為兩個(gè)步驟：第一是裝置的供電系統(tǒng)檢查，包括UPS的檢查和24VDC供電柜的檢查，主要檢查供電電源的等級(jí)；第二是供電電源的檢查，包括熔斷管容量的檢查和負(fù)載性能的測(cè)試。

2 DCS系統(tǒng)調(diào)試的主要方法

2.1 系統(tǒng)調(diào)試的復(fù)原方法

（1）硬件調(diào)試項(xiàng)目復(fù)原。當(dāng)對(duì)硬件進(jìn)行檢查時(shí)，則需要先進(jìn)行分類，然后制定調(diào)試表格，將檢驗(yàn)項(xiàng)目的正常值及允許誤差填好，然后在測(cè)試進(jìn)與調(diào)試表進(jìn)行逐一核對(duì)，同時(shí)還要做好相應(yīng)的記錄。（2）軟件調(diào)試復(fù)原。對(duì)于軟件的調(diào)試則相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)檐浖诔鰪S時(shí)已進(jìn)行過(guò)調(diào)試，所以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，則只需要對(duì)軟件的結(jié)構(gòu)性和功能性進(jìn)行測(cè)試即可。（3）單回路調(diào)試。每一個(gè)單回路都不可能一部分就調(diào)試完，所以需要根據(jù)信號(hào)的模擬量、數(shù)字量來(lái)進(jìn)行分類和分組，從而對(duì)其調(diào)試順序進(jìn)行確定。而在調(diào)試過(guò)程中需要在調(diào)試完成一部分后即用色筆來(lái)進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)還要做好數(shù)據(jù)記錄。（4）聯(lián)鎖回路調(diào)試復(fù)原。進(jìn)行聯(lián)鎖回路調(diào)試時(shí)，首先需要有邏輯測(cè)試圖，然后才能實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)鎖邏輯功能進(jìn)行調(diào)試。而在測(cè)試前，對(duì)邏輯圖進(jìn)行核對(duì)是整個(gè)工作的重點(diǎn)。邏輯“1”和“0”的條件結(jié)果需雙重測(cè)試。在調(diào)試時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)需要的邏輯功能不能存在遺漏的情況，同時(shí)也不能超出設(shè)計(jì)需要的邏輯功能，即不能多也不能少。（5）程序控制系統(tǒng)調(diào)試復(fù)原。在測(cè)試過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照程序表來(lái)逐步進(jìn)行，同時(shí)需要對(duì)每一步的進(jìn)行條件、元件狀態(tài)和程序時(shí)間進(jìn)行全面的檢查和試驗(yàn)。

2.2 系統(tǒng)調(diào)試的模擬方法

為了保證系統(tǒng)投入前調(diào)試的真實(shí)性，則利用綜合模擬方法來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，此方法是利用完整和真實(shí)的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試。（1）輸入信號(hào)模擬。在系統(tǒng)中模擬輸入過(guò)程變量相應(yīng)的信號(hào)，使用0.05級(jí)信號(hào)發(fā)生器作為標(biāo)準(zhǔn)表，保證精度上的要求。（2）輸出負(fù)載模擬。冷態(tài)調(diào)試時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載不接入。對(duì)模擬量輸出負(fù)載，可在控制室內(nèi)有關(guān)盤(pán)中輸出輸入端子上接入與負(fù)載相當(dāng)?shù)男」β孰娮瑁蛊湓谄聊簧险ｏ@示。當(dāng)數(shù)字輸出信號(hào)的負(fù)載需要時(shí)，可用信號(hào)燈模擬。熱態(tài)調(diào)試前拆除模擬負(fù)載。（3）系統(tǒng)模擬。系統(tǒng)模擬主要使用在重要且復(fù)雜的聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用冷態(tài)調(diào)試。制作模擬板，數(shù)字信號(hào)用開(kāi)關(guān)和信號(hào)燈模擬，模擬量信號(hào)可由簡(jiǎn)易電子元件線路產(chǎn)生。（4）故障模擬。故障模擬的目的是為了檢查計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)故障的檢測(cè)診斷和冗余功能。送入越限信號(hào)，故障信號(hào)，測(cè)試操作站的顯示狀態(tài)。用切斷電源、切斷負(fù)載、拔出插件、人為調(diào)整和加臨時(shí)跨接線等方法模擬故障狀態(tài)，測(cè)試操作站對(duì)相應(yīng)故障的檢測(cè)診斷和冗余功能。

3 DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中的故障診斷與處理

3.1 DCS系統(tǒng)早期故障

導(dǎo)致DCS系統(tǒng)早期發(fā)生故障的因素較多，設(shè)計(jì)方面存在不過(guò)關(guān)及不嚴(yán)密的地方則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)本身存在著缺陷；當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸、存放和安裝過(guò)程中，都極易導(dǎo)致新的故障產(chǎn)生；特別是安裝過(guò)程中，由于安裝環(huán)節(jié)較多，任何一個(gè)小的失誤都會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生；當(dāng)DCS系統(tǒng)元件的質(zhì)量存在著問(wèn)題時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生；DCS系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求較高，所以現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)不到使用要求時(shí)也是導(dǎo)致故障發(fā)生的主要原因；在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，對(duì)操作人員具有較高的要求，因?yàn)椴僮魅藛T一旦發(fā)生誤操作，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)元件的損壞，引發(fā)故障。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的硬件故障

（1）系統(tǒng)插卡和元件故障。這種故障發(fā)生時(shí)，多數(shù)情況下都是由于元件本身的質(zhì)量問(wèn)題所導(dǎo)致，但也存在人為因素所導(dǎo)致的故障發(fā)生，如沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行正確的使用，接線時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤等，都會(huì)導(dǎo)致不正常電壓的產(chǎn)生，從而發(fā)生短路故障；（2）線路故障。導(dǎo)致線路發(fā)生故障大致有三點(diǎn)原因，首先是接觸不良所導(dǎo)致的，這主要是由于電纜導(dǎo)線端子、插頭損壞或是松動(dòng)所引發(fā)的；其次是在調(diào)試過(guò)程中，由于存在著臨時(shí)接線、拆線和跨接線等情況，出現(xiàn)接線錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致線路故障的發(fā)生；最后則是由于外界因素對(duì)線路帶來(lái)的腐蝕及損壞等情況，這類故障往往不容易發(fā)現(xiàn)，具有較大的隱蔽性；（3）電源故障。供電線路事故，線路負(fù)載不匹配，可引起系統(tǒng)或局部的電源消失，或電壓波動(dòng)幅值超限，或某元器件損壞，或某些誤操作，產(chǎn)生電源故障。這類故障常常影響范圍較大。

3.3 軟件方面的故障

（1）程序錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)、編程和操作都可能出現(xiàn)程序錯(cuò)誤，特別是聯(lián)鎖、順控條件，不少問(wèn)題往往是由于工藝過(guò)程對(duì)控制的要求未被滿足而引起的。（2）組態(tài)錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)和輸入組態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，這可調(diào)出組態(tài)顯示進(jìn)行檢查和修改。組態(tài)錯(cuò)誤引起信息傳遞處理出錯(cuò)。

3.4 故障測(cè)試的基本途徑

（1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試主要包括三部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。硬件調(diào)試和軟件調(diào)試也可以和現(xiàn)場(chǎng)安裝后對(duì)DCS系統(tǒng)的設(shè)備檢驗(yàn)工作一起進(jìn)行。系統(tǒng)調(diào)試是安裝后投運(yùn)前對(duì)軟件、硬件的綜合性的最終檢查；（2）可以充分利用制造廠提供的故障檢查流程圖和故障診斷表。

3.5 故障的位置及處理

DCS系統(tǒng)能及時(shí)對(duì)掛在總線上的各回路進(jìn)行周期診斷，通過(guò)檢查如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，其內(nèi)容就被編譯成代碼，經(jīng)由總線的操作站傳遞信息，從而在CRT上顯示和報(bào)告故障發(fā)生的位置。通過(guò)CRT了解故障情況后，應(yīng)進(jìn)一步通過(guò)機(jī)柜的有關(guān)卡件上的發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)查詢不正常狀態(tài)的故障內(nèi)容。插件外部的故障則要逐步檢查分析；通常采用的故障定位方法有直接判斷法、外部檢查法、替換對(duì)比法、分段檢查法和隔離法等。

3.6 組態(tài)錯(cuò)誤處理

在進(jìn)行測(cè)試過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)組態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則需要通過(guò)核對(duì)組態(tài)表格和數(shù)據(jù)，然后由專人負(fù)責(zé)進(jìn)行修改。同時(shí)在調(diào)試工作中，還需要對(duì)組態(tài)點(diǎn)進(jìn)行一一的核對(duì)。對(duì)于測(cè)試時(shí)需要對(duì)組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)改變的情況，則需要在調(diào)試過(guò)完成后再及時(shí)將其恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

3.7 程序錯(cuò)誤處理

每套應(yīng)用軟件都有自己特定的編程語(yǔ)言，而且這些編制在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)全部完成的，但在當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，則很難避免需要對(duì)程序編寫(xiě)上的錯(cuò)誤和控制上的變化情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模栽谡{(diào)試時(shí)需要對(duì)程序進(jìn)行必要的檢查，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

DCS系統(tǒng)調(diào)試是一項(xiàng)復(fù)雜的、系統(tǒng)的工作，其不僅與安裝、生產(chǎn)工藝有關(guān)，同時(shí)還關(guān)系到設(shè)計(jì)和設(shè)備供應(yīng)等多方面的工作，所以在對(duì)其進(jìn)行調(diào)試前，需要技術(shù)人員做好必要的準(zhǔn)備工作，從而能夠在調(diào)試過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，并采取切實(shí)可行的措施進(jìn)行解決，使DCS控制系統(tǒng)能夠處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，確保火電廠的生產(chǎn)安全，使火電廠預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

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