DCS控制系統(tǒng)與常見問題分析處理

李忠明

摘 要：DCS分散控制系統(tǒng)具有通用性強，使用靈活，功能完善的特點，在火電機組控制中廣泛的應(yīng)用，但在DCS控制系統(tǒng)在頻繁的應(yīng)用中極易出現(xiàn)問題。針對這些問題，該文通過實際應(yīng)用，分析處理辦法，為現(xiàn)場工作提出借鑒。

關(guān)鍵詞：DCS ?控制系統(tǒng) ?問題分析

中圖分類號：TP23 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0068-01

DCS（Distribution Control System）系統(tǒng)也叫分散控制系統(tǒng)，是通過微處理機系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)的收集、處理、分析、監(jiān)控、記錄等為一身，控制危險分散、操作管理集中的，數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)。它集中了當代先進微處理器技術(shù)、CRT圖形處理技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)控技術(shù)，在我國很多科研與工程領(lǐng)域都有應(yīng)用，為我國的建設(shè)做出了巨大貢獻。

目前應(yīng)用在我國火電機組中較為廣泛，本文以日立HIACS—5000M為例，分析DCS系統(tǒng)目前存在的問題。

1 DCS在我國火力發(fā)電機組上的應(yīng)用介紹

分散控制系統(tǒng)DCS最早應(yīng)用在我國是出現(xiàn)在大型機組上，而隨著DCS的標準化與國際化，火電機組的中小機組也實現(xiàn)了DCS改造。隨著DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，其功能涉及到了機組外的輔助系統(tǒng)，推動了發(fā)電系統(tǒng)的自動化進程，現(xiàn)實出了DCS系統(tǒng)的重要性。由于其在整體生產(chǎn)上的操控作用的地位，其使用性、質(zhì)量、保養(yǎng)與監(jiān)測也引起了人們的重視，對其在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題要格外小心。

日立HIACS—5000M系統(tǒng)是日立公司在電力、化工、輕工、冶金等行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的實踐與研究生產(chǎn)的具有自身品牌特征的控制系統(tǒng)。在火電機組上，已經(jīng)開發(fā)并應(yīng)用了200 MW，300 MW，600 MW等單機大容量燃油、燃煤，甚至核電的發(fā)電機組分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、爐膛安全檢測與控制、順序控制系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)等等，通過將數(shù)據(jù)全面一體的手機，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的實時控制、收集與處理，形成一體化系統(tǒng)。

2 DCS控制系統(tǒng)與常見問題

以日立HIACS—5000M為例DCS分散控制系統(tǒng)，往往會遇到以下問題。

2.1 本身缺陷

每個機械使用都有其環(huán)境與特點，即便是型號相同的機械，仍然有其使用環(huán)境的差異，因此，在一個控制系統(tǒng)出廠的時候，就不是萬能的，不是通用的，軟件上的設(shè)計缺陷或是安裝上的缺陷，不可避免。一些數(shù)據(jù)收集工具，對于外部環(huán)境的要求較高，，容易造成差異。

2.2 計算機系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題

由于要通過計算機控制與處理，數(shù)據(jù)反饋的量又是巨大的，其中系統(tǒng)的差錯也是經(jīng)常出現(xiàn)。對于系統(tǒng)自身，就會出現(xiàn)這樣那樣的問題，例如，系統(tǒng)中的權(quán)限不同造成的訪問差異與數(shù)據(jù)沖突。又如，數(shù)據(jù)的共享渠道不暢通的問題，網(wǎng)路出現(xiàn)連接不上的問題。還有計算機數(shù)據(jù)處理時因為某些數(shù)據(jù)的缺失與不合理，造成系統(tǒng)顯示error的問題。

2.3 邏輯處理中出現(xiàn)的問題

一是邏輯“NEW”編譯后控制器間無法通訊。二是邏輯比較功能出錯。三是兩個通訊點出錯。四是畫面組態(tài)常出現(xiàn)問題。五是操作端出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂。

2.4 DCS本身出現(xiàn)的問題

一是電源出現(xiàn)的問題，例如電廠在基建時，DCS系統(tǒng)接地網(wǎng)設(shè)計及安裝存在問題，DCS系統(tǒng)運行后熱電阻、溫度測點出現(xiàn)不穩(wěn)現(xiàn)象。又如，電源連線的松動使得系統(tǒng)在運行時出現(xiàn)干擾與時滯。再如，一個設(shè)備出現(xiàn)故障，沒有UPS電源，造成數(shù)據(jù)的丟失與斷檔。

二是系統(tǒng)不配套。例如某機組是90年代生產(chǎn)投入使用的，對于當前的DCS系統(tǒng)不配套，DCS系統(tǒng)就容易造成死機。又如，對于小容量的DCS控制系統(tǒng)，配在大容量的熱控機組上，由于不配套，信息不能正確顯示，甚至根本無法使用。

三是DCS網(wǎng)絡(luò)故障。例如某電廠控制系統(tǒng)，由于多次系統(tǒng)升級改造，增加了數(shù)據(jù)測點和控制回路，系統(tǒng)負荷率達到了90%，造成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的眼中堵塞，多次出現(xiàn)死機的問題。又如，某電廠信號控制總線單一，信號控制功率變化異常，造成了網(wǎng)絡(luò)信號不穩(wěn)，控制系統(tǒng)失靈。

2.5 人為因素造成DCS控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的問題

對于現(xiàn)在任何系統(tǒng)，首先都需要人的操作與管理，DCS還做不到完全的自動化，自然人為因素造成的故障也不可避免。一般表現(xiàn)在以下幾個方面：一是未按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行工作步驟操作。二是業(yè)務(wù)不熟，人員誤操作。三是管理制度不完善，造成的責(zé)任不清。

3 DCS系統(tǒng)維護措施

通過以上分析，可以看出，DCS控制系統(tǒng)的故障主要出在系統(tǒng)與人為上面，針對這些問題，建議做出以下改進。

3.1 DCS分散控制系統(tǒng)針對選型

新建機組的數(shù)據(jù)需要配套的儀器，DCS系統(tǒng)也應(yīng)該針對不同的機組有所側(cè)重，例如控制器的側(cè)重點要考慮穩(wěn)定性與負荷率，還有數(shù)據(jù)有效標準。通訊總線的負荷率一定要符合合理的范圍，控制器的負荷能力要保持均衡，必須在設(shè)計與使用前要避免超負荷的情況。

在正式使用前要反復(fù)的進行調(diào)試，對于有隱患的地方要及時發(fā)現(xiàn)，及時調(diào)整。

在DCS分散控制系統(tǒng)的配備上，要提高標準，為后續(xù)工作打好基礎(chǔ)。

3.2 做好DCS控制系統(tǒng)的邏輯分配

首先，在控制系統(tǒng)上要設(shè)計均衡的控制，不能過分集中在某一端的控制器上，要做好冗余設(shè)置。

其次，做好電源分配，對電源設(shè)計，要做好電路的獨立，確保能獨立工作，防止使用中的干擾。

最后，分配好DCS系統(tǒng)接口，以免造成通訊擁堵的情況。重點考慮在緊急故障時的數(shù)據(jù)處理正常。

3.3 充分考慮主輔設(shè)備的可靠性

應(yīng)根據(jù)設(shè)備與數(shù)據(jù)的特點和運行環(huán)境，做好設(shè)備運行的應(yīng)急準備與單獨操作配置，一臺完整的系統(tǒng)，其不但要與其他環(huán)節(jié)做好配合，還要有獨立工作的能力。例如，緊急停爐系統(tǒng)的配備，如果在出現(xiàn)故障的時候，不但能與整個DCS控制系統(tǒng)分開，還應(yīng)該能夠在分開后單獨操作。且不能取消人機操作界面。尤其是安全預(yù)防系統(tǒng)，應(yīng)做到可以完成單獨的安全控制作業(yè)。

3.4 做好DCS控制系統(tǒng)的日常維護

首先，對于閥門、線路等重點部位，要正確使用，經(jīng)常檢查，要保證這些設(shè)備在特殊的情況下，在失電、失氣、失信號或DCS系統(tǒng)失靈的情況下，能夠向安全方向動作或保持原位。

其次，專業(yè)的維護人員要特別重視軟硬件知識的積累，不僅能做到正確操作，還要能夠發(fā)現(xiàn)問題，熟悉控制器、I/O卡件、電源等設(shè)備的操作、維修與保養(yǎng)。

最后，對于易損硬件做好及時的監(jiān)控，對計算機設(shè)備也要做到專人專用，不能交叉使用，以防造成系統(tǒng)故障帶來的信息丟失等事故。

3.5 提高DCS操作人員的綜合素質(zhì)

DCS控制系統(tǒng)的使用與維護，應(yīng)該作為一項完整的工作來抓，對于操作人員，不但要會數(shù)據(jù)的整理與分析，對于系統(tǒng)的維護與維修也要做到精通，這樣才能隨時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。對于操作人員，對信息系統(tǒng)的管理知識也要學(xué)習(xí)，控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)是相通的，信息系統(tǒng)就是控制系統(tǒng)的大腦，所有的創(chuàng)新，首先要做到軟件的創(chuàng)新，這就需要對信息系統(tǒng)的知識有所了解。提高創(chuàng)新能力也是DCS控制系統(tǒng)不斷完善的要求。

參考文獻

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