橫河CS3000 DCS系統故障分析及處理方法

鐘國院，劉玉斌，王進，董高登，劉宗穎，杜耀鵬

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團股份有限公司化工分公司(以下簡稱北元集團)PVC生產裝置工藝復雜，控制精度高，系統在DCS各硬件的冗余保障下，各功能相互匹配，實現了程序化生產控制，極大地保障了系統的可控性和可操作性，但同時對自動化水平和各功能相互銜接的穩定性要求也高。

北元集團PVC裝置使用橫河CS3000 DCS系統來實現集散控制，該系統運行穩定，但北元集團的日常維護能力不足，尤其對操作環境的系統維護還不夠全面和徹底。橫河 CS3000系統常見故障可分為硬件故障、通訊故障、軟件故障3類。硬件多數由電子元器件及集成電路組成，在各類干擾下，隨著系統運行時間的延長，故障越發頻繁；通訊故障多出現在連接部分，由信號匹配、地址及組態不一致所致；軟件故障較少見，多發生在系統投運前，由初始組態錯誤或投運后人為操作不當導致。下面筆者介紹橫河CS3000系統在北元集團PVC裝置應用中的常見故障及處理辦法。

1 硬件故障

1.1 供電不合理導致的故障

北元集團合成二期尾氣吸附C線8號真空泵啟動后導致尾氣吸附C線停車。檢查發現尾氣吸附C線控制柜總供電空氣開關(以下簡稱空開)跳閘、8號真空泵運行信號繼電器供電空開跳閘。

故障原因：若下級空開容量大于上級空開容量，當下級單臺設備出現大信號串入跳閘時，上級空開所帶設備也會跳閘，造成更大面積的誤停事故。尾氣吸附C線控制柜總供電空開電流為6 A，而8號真空泵運行信號繼電器供電空開電流為16 A。又因8號真空泵電動機控制信號與反饋信號誤接，啟動時控制信號串入反饋信號回路，導致控制柜內8號真空泵運行反饋信號中帶入了大電壓信號，沖擊該繼電器上端供電開關跳閘，從而引起小于分支空開的總供電空開跳閘。

處理辦法：根據負荷，將控制柜總供電空開更換為較大空開，檢查支路空開，并將8號真空泵運行信號繼電器上端供電空開更換為匹配空開。更換后問題得到解決。

1.2 卡件故障

橫河CS3000系統日常巡檢過程中系統畫面各站通訊卡件經常顯示紅色X，此現象提示卡件掉線，通常將卡件重新在線插拔即可恢復，如重新插拔故障仍存在，則更換卡件即可恢復。但此時不應急于更換或者插拔卡件，首先應該在系統畫面中的卡件狀態里生成卡件的信息報告，再根據報告內容查找在線手冊或咨詢售后，分析是否由單路信號回路故障導致或有無浮電，確保故障消除后再進行卡件插拔更換操作，以免故障未消除時更換卡件導致卡件燒毀。

2 通訊故障

2.1 信號回路不匹配故障

北元集團聚合二期M2243卡件為AO卡，且與M2244卡冗余，2016年頻繁出現單卡掉線故障，重新插拔卡件后即正常。單獨投用任一卡件均正常，但這對冗余卡同時投用后會不定期出現單卡掉線現象。

分析原因：①卡件自身問題。更換卡件后問題仍存在，排除卡件原因。②卡件及端子板周圍有電磁或電場干擾，環境溫度、濕度達不到要求。測量該冗余卡件所在控制站運行環境溫度、濕度均正常，檢查卡件及端子板周圍信號源無異常，排除環境影響因素。③該卡件所接回路中可能有電流過載。對該端子板負載16個信號回路單獨測量，發現均正常，端子板供電正常，持續跟蹤故障仍然存在。④檢查每次卡件掉線的過程報警信息，發現在該卡件每次掉線前恰好有干燥下料器啟動操作，該下料器電動機啟動是變頻控制實現的，在啟動瞬間可能有過流現象出現，從而導致端子板中其余信號被干擾而中斷。

解決措施：在下料器變頻輸出信號回路增加安全柵，隔離啟動瞬間串入的危險信號，故障消除。

2.2 操作站下裝中斷故障

在橫河CS3000系統中，修改過的內容必須進行下裝方可實現同步，在對操作站下裝過程中經常遇到下裝中斷現象或錯誤報警信息。

在工程師站進行組態修改，并對操作站進行下裝操作，下裝后個別操作站仍無法實現同步，檢查下裝已完成且無錯誤報警。分析通訊故障均正常，檢查下裝正常與不正常的操作站設置，發現未下裝成功的操作站啟用了管理員用戶，將其切換到操作員用戶后，再次下裝顯示正常。

下裝操作站時報出錯誤信息：processing terminated due to connection error (7002)。查找在線手冊發現為操作站未啟動所致，經過檢查發現操作站處于關機狀態時是無法對其同步下裝的。另外，如果該操作站網卡VF702發生故障，也無法對其同步下裝。

3 軟件故障

3.1 參數設置錯誤故障

在工程初期組態的模擬量輸出模塊中，當MV值為0時，對應的電流輸出只有1.25 mA;而在MV值為100%時，對應的電流輸出為21 mA。正常情況下，當MV為0時，電流輸出應為4 mA;MV為100%時，對應電流輸出應為20 mA。檢查組態設置中PID模塊的基本屬性設置，發現CS3000默認設置了關死和滿開的功能，目的是保證閥門能關死和滿開。即當MV為0時，實際按照其默認的-17.19%進行輸出，計算結果為4-(20-4)×17.19%=1.25(mA);同樣，當輸出為100%時候，實際按照106.25%進行輸出，計算結果為：4+(20-4)×106.25%=21(mA)。此時會造成部分現場定位器無法工作，通常遇到此類問題可關閉軟件中關死和滿開功能，或將-17.19%改為-1%即可。

3.2 在線修改復雜控制系統參數故障

2015年7月，合成一期DCS系統修改混合脫水聯鎖乙炔流量計量程，修改后進行在線下載操作，操作過程中混合脫水聯鎖動作，導致單線停車。檢查修改內容及下載操作均正常，故障報警信息為“修改回路O/S”。單試控制回路部分正常，部分報錯誤信息。檢查組態內容，發現出現此類報警的回路均參與了其他復雜控制，單回路控制信號內容修改則無此現象。在修改了參與比值控制回路的乙炔流量計量程后,下載時有O/S強制復位報警。所以對參與復雜控制回路中信號內容的修改不宜在線進行組態下載。

4 結語

DCS系統是PVC生產系統的控制核心，尤其對于控制要求較高的聚合裝置，其穩定運行離不開日常的維護，分析清楚故障原因并將其徹底解決是對系統安全生產最大的保障。